<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="review-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1116888</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2023.1116888</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Review</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Review on non-relativistic gravity</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Hartong et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1116888">10.3389/fphy.2023.1116888</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>Jelle</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>Niels A.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1547447/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>Gerben</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1592066/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>School of Mathematics and Maxwell Institute for Mathematical Sciences</institution>, <institution>University of Edinburgh</institution>, <addr-line>Edinburgh</addr-line>, <country>United Kingdom</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>The Niels Bohr Institute</institution>, <institution>University of Copenhagen</institution>, <addr-line>Copenhagen &#xd8;</addr-line>, <country>Denmark</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Nordita</institution>, <institution>KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University</institution>, <addr-line>Stockholm</addr-line>, <country>Sweden</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1169337/overview">Jan Rosseel</ext-link>, University of Vienna, Austria</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2150236/overview">Luca Romano</ext-link>, University of Murcia, Spain</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2153268/overview">Roberto Emparan</ext-link>, University of Barcelona, Spain</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2156690/overview">Patricio Salgado-Rebolledo</ext-link>, Wroc&#x142;aw University of Technology, Poland</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Jelle Hartong, <email>jelle.hartong@ed.ac.uk</email>; Niels A. Obers, <email>obers@nbi.ku.dk</email>; Gerben Oling, <email>gerben.oling@su.se</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to High-Energy and Astroparticle Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>16</day>
<month>03</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1116888</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>05</day>
<month>12</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>31</day>
<month>01</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Hartong, Obers and Oling.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Hartong, Obers and Oling</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>This study reviews the history of Newton&#x2013;Cartan (NC) gravity with an emphasis on recent developments, including the covariant, off-shell large speed of light expansion of general relativity. Depending on the matter content, this expansion leads to either NC geometry with absolute time or NC geometry with non-relativistic gravitational time dilation effects. The latter shows that non-relativistic gravity (NRG) includes a strong field regime and goes beyond Newtonian gravity. We start by reviewing early developments in NC geometry, including the covariant description of Newtonian gravity, mainly through the works of Trautman, Dautcourt, K&#xfc;nzle, and Ehlers. We then turn to more modern developments, such as the gauging of the Bargmann algebra and describe why the latter cannot be used to find an off-shell covariant description of Newtonian gravity. We review recent work on the 1/<italic>c</italic> expansion of general relativity and show that this leads to an alternative &#x201c;type II&#x201d; notion of NC geometry. Finally, we discuss matter couplings, solutions, and odd powers in 1/<italic>c</italic> and conclude with a brief summary of related topics.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>Newton&#x2013;Cartan gravity</kwd>
<kwd>non-relativistic gravity</kwd>
<kwd>torsional Newton&#x2013;Cartan geometry</kwd>
<kwd>expansions of general relativity</kwd>
<kwd>Bargmann symmetry</kwd>
<kwd>null reduction</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Although nature is Lorentz-invariant at the fundamental level, there are many instances where it appears effectively non-relativistic. This can happen in condensed matter or biological systems, but it can also be true for gravitational phenomena. Indeed, Newtonian gravity can be obtained as a limit of general relativity. Additionally, general relativity can often be approximated using non-relativistic descriptions of gravity, such as in the post-Newtonian approximation. This review of non-relativistic gravity (NRG) is based on a modern description of non-relativistic approximations in terms of Newton&#x2013;Cartan (NC) geometries, their dynamics, and their interaction with matter.</p>
<p>The idea of geometrizing Newton&#x2019;s law of gravitation dates back to Cartan&#x2019;s introduction of NC geometry in 1923 [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The deep insight into the heart of that work is that &#x201c;gravity is geometry&#x201d; is true independently regarding whether local observers in inertial frames see the laws of special relativity or Galilean relativity. Special relativity in inertial frames is a separate and essential ingredient in the formulation of Einstein&#x2019;s theory of general relativity. Conversely, inertial frames with local Galilean relativity lead to NC gravity.</p>
<p>Recent years have witnessed a revival of research on NRG. In particular, two important novel insights have been obtained. First, we have learned that NRG is much richer than Newtonian gravity and goes beyond it by allowing for a strong field regime, including gravitational time dilation. One key ingredient for this was allowing for NC metric-compatible connections with non-zero torsion. Geometrically, non-zero torsion leads to spacetime manifolds without absolute time, which goes beyond the historical perspective on NC geometry, where time is always absolute. Another crucial development came from considering the off-shell large speed of light expansions, as opposed to on-shell expansions or large speed of light limits. These off-shell expansions naturally led to a notion of NC geometry whose local symmetries are different from what was previously considered, which is necessary to provide an action principle for NRG and Newtonian gravity in particular.</p>
<p>The recent revival of NRG has been spurred on in large part by a deeper understanding of non-relativistic geometry and its multiple connections to field theory, holography, and string theory.<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>1</sup>
</xref> We highlight, in particular, Andringa et al.&#x2019;s study [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], which showed how to obtain torsionless NC geometry by gauging the Bargmann algebra (the Galilei algebra with a central extension). This provided a modern understanding of the geometric fields of NC geometry. Another important advance was the discovery of a torsionful generalization of NC geometry, which was first observed as the boundary geometry in the context of non-AdS (Lifshitz) holography [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. In a remarkable parallel development, Son [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] showed that the non-relativistic effective field theory describing certain aspects of the fractional quantum Hall effect naturally couples to NC geometry, highlighting its relevance for non-relativistic field theories. Finally, a systematic analysis of the large speed of light expansion of GR, considering the possibility of torsion in NC geometry, was performed in [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], leading to our present understanding of NRG.</p>
<p>We start this review in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> by presenting an overview of the most pertinent advances in the historical development of NC geometry up to the recent revival of NC geometry 10&#xa0;years ago. We will not be fully exhaustive, but we have attempted to collect the main references and milestones into a readable introduction to the subject of (torsion-free) NC geometry. Further details are provided in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, where we present the notion of NC geometry that was developed in the work of Trautman, Dautcourt, K&#xfc;nzle, Ehlers, and others. In contrast to some of these original works, our discussion is fully covariant.</p>
<p>Then, in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>, we turn to the modern era, which we define as starting from [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], in which NC gravity with absolute time could be viewed as the dynamics of a geometry that can be obtained by gauging the Bargmann algebra. Details of this procedure, including its extension to non-zero torsion, are discussed in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>. This results in what we refer to as &#x201c;type I&#x201d; torsional Newton&#x2013;Cartan (TNC) geometry. We obtain the action for a non-relativistic point particle coupled to this geometry and an action for its gravitational dynamics. On a technical level, these actions are obtained from two distinct routes, namely, a large speed of light limit and null reduction, whose results are equivalent. At the end of this section, we show that type I TNC is not the correct geometrical framework to get an off-shell action for Newtonian gravity.</p>
<p>Thus, we turn in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref> to the derivation of an action that encapsulates the Poisson equation of Newtonian gravity as an equation of motion. In fact, this action describes a more general notion of NRG, which includes a strong field regime. This action is obtained by carefully considering the large speed of light expansion of GR, which naturally leads to a new notion of NC geometry, referred to as &#x201c;type II&#x201d; TNC geometry.</p>
<p>
<xref ref-type="sec" rid="s7">Section 7</xref> briefly discusses various other aspects of NRG from the perspective of the large speed of light expansion, including the coupling to matter and the particular case of the strong field expansion of the Schwarzschild solution of GR, as well as some other examples of solutions. We also remark on the inclusion of odd powers of 1/<italic>c</italic> in the expansion, as the analysis in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref> is restricted to even powers, which form a closed subsector.</p>
<p>Finally, <xref ref-type="sec" rid="s8">Section 8</xref> discusses various related applications and appearances of NRG in the fast-growing recent literature on these and related topics, including many additional references.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 History</title>
<p>We start by giving an overview of some of the important historical developments. We will not attempt to be exhaustive, and our aim is not to present each study&#x2019;s contents as accurately as possible. Rather, we want to weave an accessible narrative through the early developments of the subject. This section and the following one can also be read as an introduction to NC geometry. We have attempted to provide clickable links to the relevant studies, which can be hard to find.</p>
<p>Historically, the subject was introduced by Cartan in [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]; see [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] for an English translation. However, these studies are not easily digestible as they are not written in a modern geometrical language, so it would be difficult to incorporate them accurately into our narrative. For this reason and with much regret, we will not discuss these works.</p>
<p>Instead, the earliest historical reference for our current discussion and one of the pioneering works on the subject of 1/<italic>c</italic> expansions of general relativity is [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. Friedrichs introduced the NC metric <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> and co-metric <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>, which is symmetric, has a signature (0, 1, &#x2026;, 1), and writes Newton&#x2019;s second law in a covariant form in terms of an NC metric-compatible connection while realizing that the latter is not unique. Friedrichs then found these objects from general relativity (GR) <italic>via</italic> a 1/<italic>c</italic> expansion. Similar comments about NC metrics and their properties can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>].</p>
<p>For an overview of early aspects of NC geometry, we refer to [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. The subject has also been covered in [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>].</p>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Trautman, Dautcourt, K&#xfc;nzle, and Ehlers</title>
<p>Despite these important pioneering works, we consider the more modern notion of NC geometry to begin in earnest with the work<xref ref-type="fn" rid="fn2">
<sup>2</sup>
</xref> of [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>], which provides an axiomatic definition of Newtonian gravity.</p>
<p>In all three articles, Trautman gave an axiomatic definition of NC gravity. The precise set of postulates changes slightly from one article to another. We follow [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>], where Trautman introduced the following postulates:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) Spacetime is a four-dimensional differentiable manifold endowed with a symmetric affine connection <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(2) There is a nowhere-vanishing one-form <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and a nowhere vanishing co-metric <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> of signature (0,1,1,1) such that <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(3) The symmetric affine connection <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is metric-compatible in the sense that</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m3">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.1)</label>
</disp-formula>where &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is the associated covariant derivative.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(4) The Riemann curvature tensor <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> associated with the affine connection obeys the following two conditions:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m5">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.2)</label>
</disp-formula>where the second index has been raised with <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>, so <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m6">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>. See <xref ref-type="sec" rid="s13">Supplementary Appendix SA</xref> for our conventions for the Riemann tensor.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(5) Particles in free fall follow geodesics of the affine connection, and gravity is described by an equation of the form (in 3 &#x2b; 1 dimensions)</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m7">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.3)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3c1;</italic> is the mass density, <italic>G</italic> is Newton&#x2019;s constant, and <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m8">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the Ricci tensor.</p>
<p>As the connection is symmetric, taking the antisymmetric part of &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; 0 implies that <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m9">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, or equivalently <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 in form notation. The first of the two conditions in (2.2) was later dropped in favor of a boundary condition, as discussed in the following equations. The second condition in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref> is often simply referred to as the Trautman condition. In various places in the literature, it is phrased as<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m10">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The latter is equivalent to<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m11">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.5)</label>
</disp-formula>which appears to be weaker than the second condition of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref>. However, using &#x2207;<sub>
<italic>&#x3c1;</italic>
</sub>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> &#x3d; 0, which implies [&#x2207;<sub>
<italic>&#x3c1;</italic>
</sub>, &#x2207;<sub>
<italic>&#x3c3;</italic>
</sub>]<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> &#x3d; 0 or equivalently <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m12">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">2.4</xref> can be equivalent to the second condition of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref>.</p>
<p>Around the time of Trautman&#x2019;s work, the mathematical framework underlying NC geometry was put on a firm foundation in [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>] (see also the later work by [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]). We will not focus on the mathematical development of NC geometry in this review, so we will not comment further on these works.</p>
<p>Trautman&#x2019;s work can be viewed as an intrinsic definition of Newtonian gravity without any reference to 1/<italic>c</italic> expansions of GR. It was later improved by [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], who, among other things, worked out the class of torsion-free metric-compatible connections and realized that the first Trautman condition (the first equation in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref> is redundant if we assume asymptotic flatness. It was shown by [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] that an appropriate covariant expansion of GR in powers of 1/<italic>c</italic> reproduces Trautman&#x2019;s formulation of NC gravity, with the caveat that the first Trautman condition is dropped. We refer to <xref ref-type="sec" rid="s6">Sections 6</xref>
<xref ref-type="sec" rid="s3-8">Sections 3.8</xref> for more details. The first Trautman condition is equivalent to the following condition: <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m13">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> that Dautcourt in [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] attributed to Dixon<xref ref-type="fn" rid="fn3">
<sup>3</sup>
</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. Dautcourt wrote that this condition did not follow from the 1/<italic>c</italic> expansion of GR. Conversely, the second equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref> does follow from the 1/<italic>c</italic> expansion of the Riemann tensor of GR. More details will be given in the following paragraphs.</p>
<p>In [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], Dautcourt only discussed the expansion in terms of even powers of 1/<italic>c</italic>. From the outset, the NC connection is considered symmetric and metric-compatible. As shown previously, this implies that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 so that <xref ref-type="fn" rid="fn4">
<sup>4</sup>
</xref> <italic>&#x3c4;</italic> &#x3d; <italic>dT</italic> for a time coordinate <italic>T</italic>. Therefore, time is absolute in this notion of NC geometry. This is an important restriction from the 1/<italic>c</italic> expansion perspective. Dautcourt knew that the latter could be formulated without this restriction but did not consider the general case.</p>
<p>Later, Dautcourt [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] included odd powers in 1/<italic>c</italic>. Dautcourt more explicitly discussed the option of allowing for a non-trivial lapse function <italic>N</italic> in NC geometry so that <italic>&#x3c4;</italic> &#x3d; <italic>NdT</italic>, which is now known as twistless torsional NC (TTNC) geometry. It is equivalent to the Frobenius condition <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, implying that equal <italic>T</italic> surfaces define spatial hypersurfaces.<xref ref-type="fn" rid="fn5">
<sup>5</sup>
</xref> In particular, Dautcourt&#x2019;s concluded that the 1/<italic>c</italic> expansion of GR leads to a theory that is more general than Newtonian gravity (on page 7) but then suggested that this more general case with <italic>N</italic> <italic>a priori</italic> arbitrary is not so interesting because insisting on global regularity of the NC lapse function <italic>N</italic> would reduce <italic>N</italic> to a constant and thus force time to be absolute. The argument here is that the NC lapse function is harmonic, and using Liouville&#x2019;s theorem, it must be constant to be regular everywhere without appropriate sources. The current viewpoint is that the condition of global regularity of the NC lapse function is too restrictive because this rules out interesting non-relativistic approximations of GR (given in the following sections) and that one can find sources leading to singularities in <italic>N</italic>.</p>
<p>Ehlers [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>] developed &#x201c;frame theory,&#x201d; which is a geometrical formulation that treats Lorentzian and Galilean geometry on equal footing. The frame theory has a parameter <italic>&#x3bb;</italic> &#x3d; <italic>c</italic>
<sup>&#x2212;2</sup> that can be either zero or positive, leading to Galilean or Lorentzian geometry. Furthermore, it has a second parameter, Newton&#x2019;s constant <italic>G</italic>, that can also be zero or positive, leading to four different theories depending on whether <italic>&#x3bb;</italic> and <italic>G</italic> are zero or positive. Setting <italic>G</italic> &#x3d; 0 means that one considers test particles in a fixed background that obeys some curvature constraints. The motivation behind frame theory is to put the 1/<italic>c</italic> expansion on a firmer mathematical foundation, improving on the work of Dautcourt. For a review of the frame theory, we refer to [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>Ehlers reviewed Trautman&#x2019;s work and noticed that the condition in the first equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref> could be written in other forms. In particular, it can be shown that the following equations are all equivalent formulations of this condition:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m14">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.30em"/>
<mml:mspace width="0.30em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.6)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m15">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m16">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2.8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These three conditions are now often referred to as the Ehlers conditions. The main point of these conditions is to restrict the geometry such that the NC gravity in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">2.3</xref> only contains the Newtonian potential (in appropriate coordinates). However, as we know from Dautcourt&#x2019;s work (and as was also known to Ehlers), these conditions are unnecessary, as this restriction can also be achieved by imposing asymptotic flatness. Ehlers [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] gave a short review of frame theory and examples of Newtonian limits of the well-known GR solutions.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Post-Newtonian corrections</title>
<p>Part of the motivation behind frame theory is the question of whether solutions to Newtonian gravity are extendable (e.g., in the sense of post-Newtonian corrections) to full relativistic solutions of GR. Rendall [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] showed that post-Newtonian corrections are incompatible with asymptotic flatness. The physical reason behind this is that these corrections do not correctly describe the far zone of some non-relativistic matter distribution where gravitational waves dominate. In other words, the post-Newtonian regime corresponding to, for example, a perfect fluid matter source has a finite radius of validity. This effect is noticeable when one goes beyond the first post-Newtonian correction. Lottermoser [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>] showed that the constraint equations of GR (in harmonic gauge) admitted a well-defined 1/<italic>c</italic> expansion (in the sense of a convergent series).</p>
<p>In the current literature on post-Newtonian corrections, which will not be reviewed here (e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>] and references therein), the dominant approach does not consist of expanding the Einstein equations in powers of 1/<italic>c</italic> and then solving them order by order, which is sometimes called the classic approach. Instead, one formally solves the Einstein equations in harmonic gauge (using what are known as the relaxed Einstein equations<xref ref-type="fn" rid="fn6">
<sup>6</sup>
</xref>) and imposes a boundary condition that leads to an integral equation using a retarded Green&#x2019;s function. In the Blanchet&#x2013;Damour approach,<xref ref-type="fn" rid="fn7">
<sup>7</sup>
</xref> this integral equation is solved outside the source (i.e., in vacuum) as an expansion in <italic>G</italic>. In a region containing the non-relativistic source, the integral equation is solved as an expansion in 1/<italic>c</italic>. The <italic>G</italic> and 1/<italic>c</italic> expansions are then matched multipole by multipole in their overlap region using matched asymptotic expansion.</p>
<p>The recent work on the covariant 1/<italic>c</italic> expansion of GR can be viewed as an attempt to revive the classic approach used in the early days of work on post-Newtonian expansions. It also goes beyond that because it can cover regimes of strong gravity<xref ref-type="fn" rid="fn8">
<sup>8</sup>
</xref> and is more flexible regarding the gauge choice one uses. In general, one will have to match the 1/<italic>c</italic> expansion onto a <italic>G</italic> expansion and thus find some hybrid of the classical and more modern Blanchet&#x2013;Damour or Will&#x2013;Wiseman approaches, which is the aim of the upcoming work [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>] (see also [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] for a covariant approach to the post-Newtonian expansion up to 1PN order).</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Null reduction</title>
<p>Finally, even though it is not the focus of this review article, we would be remiss not to mention Duval et al.&#x2019;s work [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. So far, we have discussed NC geometry either intrinsically or as originating from the 1/<italic>c</italic> expansion of GR. Duval et al. offered a third perspective by showing that NC geometry can also be obtained from the null reduction of a Lorentzian geometry with a null isometry. They [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] (see [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] for further developments and [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] for a review) considered null reduction of Lorentzian geometry and null uplifts of NC geometry to Lorentzian geometry with a null Killing vector. This is related to the Eisenhart lift [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>] of Hamiltonian dynamics as shown in [<xref ref-type="bibr" rid="B142">42</xref>].<xref ref-type="fn" rid="fn9">
<sup>9</sup>
</xref> It is also related to the Bargmann algebra [<xref ref-type="bibr" rid="B42">43</xref>] because this algebra is the centralizer of the null isometry in the higher-dimensional Poincar&#xe9; algebra [<xref ref-type="bibr" rid="B43">44</xref>], as shown in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e56">5.4</xref>.</p>
<p>Duval et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] discussed uplifts of NC geometries for which <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 to pp-waves in one dimension higher. This can be generalized to cases where <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 [<xref ref-type="bibr" rid="B44">45</xref>] and even to cases where <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x2260; 0 [<xref ref-type="bibr" rid="B45">46</xref>].</p>
<p>However, as reviewed in <xref ref-type="sec" rid="s5-5">Section 5.5</xref>, Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">2.3</xref> for NC gravity coupled to matter cannot be obtained from null reduction. Despite this shortcoming, it remains useful to adapt this higher-dimensional perspective for many aspects, such as particle motion in a fixed background and more geometrical questions.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Basics of torsion-free NC geometry</title>
<p>This section provides more details about the covariant formulation of NC geometry that started with the work of Trautman. This section does not follow a strict historical path and uses slightly more modern tools. For example, in contrast to much of the early literature, we will use a fully covariant approach and largely refrain from choosing special coordinates.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 NC metric data</title>
<p>The main objects of interest are the nowhere-vanishing &#x201c;clock&#x201d; one-form <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and the nowhere-vanishing &#x201c;spatial&#x201d; co-metric <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> that has a signature (0, 1, &#x2026;, 1). These objects obey the condition that <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> &#x3d; 0. We take the dimension of the underlying spacetime manifold to be (<italic>d</italic> &#x2b; 1), so that the spatial co-metric has rank <italic>d</italic>. We can also define the inverse objects <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> by demanding that the following relations hold:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m17">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Another way of phrasing these relations among the various objects is by saying that <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2b; <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is invertible with inverse <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;</italic>
</sup> &#x2b; <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;&#x3c1;</italic>
</sup>. The positive determinant of <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2b; <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is denoted by <italic>e</italic>
<sup>2</sup>, and we can use <italic>e</italic> as an integration measure. The objects <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> are defined up to a local Galilean boost, which acts as<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m18">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, we require <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0, and <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> transforms under a second Galilean boost transformation as <italic>&#x3b4;&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;&#x3c1;</italic>
</sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3c1;</italic>
</sub> so that <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0 and <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; 0 are boost invariant under a second-order boost transformation. The exponentiation of the infinitesimal Galilean boost transformation terminates after the second order in <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>. The reason why we call these transformations Galilean boosts<xref ref-type="fn" rid="fn10">
<sup>10</sup>
</xref> will become clear in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>. We note that the integration measure <italic>e</italic> is Galilean boost invariant. Finally, we can introduce frame fields <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m19">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m20">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> for the degenerate spatial metric and co-metric, which satisfy<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m21">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.3)</label>
</disp-formula>where <italic>a</italic> &#x3d; 1, &#x2026;, <italic>d</italic> are flat frame indices. The integration measure <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m22">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>det</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the determinant of this spatial vielbein together with the clock one-form.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Class of torsion-free metric-compatible connections</title>
<p>Consider the case of a symmetric connection that is metric-compatible in the sense that<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m23">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.4)</label>
</disp-formula>such that <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m24">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. We can split such a connection as<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m25">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m26">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is symmetric in <italic>&#x3bc;</italic> and <italic>&#x3bd;</italic> and transforms as a tensor under coordinate transformations, and furthermore, we define<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m27">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As we have assumed <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m28">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> in Trautman&#x2019;s postulate 3 mentioned previously, it follows that we have <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. Demanding metric compatibility leads to<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m29">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.7)</label>
</disp-formula>We can solve the first of these conditions by writing <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m30">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>Y</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>Y</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bd;&#x3bc;</italic>
</sub>. The second condition tells us that<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m31">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using completeness on the <italic>&#x3bc;</italic> index (i.e., invoking <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m32">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> following Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">3.1</xref>), we can write<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m33">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.9)</label>
</disp-formula>for some <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> and some <italic>L</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>L</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bd;&#x3bc;</italic>
</sub>, which is purely spatial (meaning that all contractions with <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;</italic>
</sup> are zero). The factor of &#x2212;1/2 is there for later convenience. From Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">3.8</xref>, we then get two equations by contracting with <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> and <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3ba;</italic>
</sup>:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m34">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<italic>L</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> must be antisymmetric in its first two indices because<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m35">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, we have a tensor <italic>L</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> that is antisymmetric in slots 1 and 2, as well as in slots 1 and 3, and it is symmetric in slots 2 and 3. Such a tensor is zero, as follows from<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m36">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.12)</label>
</disp-formula>which shows that <italic>L</italic> is symmetric in slots 1 and 3, but that means it must be zero because it is also antisymmetric in slots 1 and 3. Hence, we have<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m37">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m38">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> so that <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is of the form <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>X</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2b; <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>Y</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x2b; <italic>X</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, where <italic>X</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is purely spatial and antisymmetric. As only <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3c3;</italic>
</sup>
<italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;&#x3c3;</italic>
</sub> appears in the expression for <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m39">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, we can, without loss of generality, set <italic>Y</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;<italic>X</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> so that <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is antisymmetric. Therefore, we see that<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m40">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.14)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m41">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">(3.6)</xref>. Equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">3.14</xref> is the most general torsion-free NC metric-compatible connection. Unlike in Lorentzian geometry, we see here that this connection is not unique, and its freedom is parametrized by the antisymmetric tensor <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<p>We stress that <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m42">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is not invariant under Galilean boosts, and therefore, the covariant derivative whose connection coefficients are given by <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m43">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> does not form a proper affine connection (although the covariant derivative transforms correctly under general coordinate transformations). For <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m44">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, as defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">(3.14)</xref>, to be boost-invariant, <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> must transform appropriately under Galilean boost transformations. This is possible for a symmetric connection, and we will reach this point in the following paragraphs. With this caveat in mind, we will still use a covariant derivative <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m45">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with connection coefficients <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m46">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and define an associated Riemann curvature <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m47">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> in the usual way. We refer to <xref ref-type="sec" rid="s13">Supplementary Appendix SA</xref> for our curvature tensor conventions.</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Ehlers conditions</title>
<p>For completeness, we briefly comment on the first Trautman condition, corresponding to the first equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref>, even though we will not use it in the following. First, we show that it is equivalent to the Ehlers conditions:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m48">
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.15)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m49">
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.16)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m50">
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We will show that 1) is equivalent to 2) and that 2) is equivalent to 3).</p>
<p>First, we show that 1) implies 2). We project 1) with <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
</sup>. In terms of tangent space indices, this means that the condition becomes <italic>R</italic>
<sub>
<italic>0abc</italic>
</sub>
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>0abc</italic>
</sub> &#x3d; 0, where <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m51">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>0</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and where we used <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m52">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, which follows from the covariant constancy of <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>. This is a sum of squares and hence <italic>R</italic>
<sub>
<italic>0abc</italic>
</sub>. Contracting condition 1) with <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bb;</italic>
</sup>, we find <italic>R</italic>
<sub>
<italic>abcd</italic>
</sub>
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>abcd</italic>
</sub> &#x3d; 0 so that <italic>R</italic>
<sub>
<italic>abcd</italic>
</sub> &#x3d; 0. From <italic>R</italic>
<sub>
<italic>0bcd</italic>
</sub> &#x3d; 0 and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>abcd</italic>
</sub> &#x3d; 0, it follows that <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m53">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. The latter equation is equivalent to condition 2). This follows from <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m54">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, where we used completeness.</p>
<p>The other direction, that 2) implies 1), is more straightforward as 2) is equivalent to <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m55">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, which implies 1). Here, we used again <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m56">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. To show that 2) is equivalent to 3), all we need is <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m57">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, which follows from [&#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>]<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3b3;</italic>
</sup> &#x3d; 0. This result implies that <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m58">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> from which the result follows.</p>
<p>Therefore, what is the purpose of the first Trautman condition? To answer this, we look closer at <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m59">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. Expressing this in terms of <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m60">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and projecting by <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3b1;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;&#x3b2;</italic>
</sup> and <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3ba;</italic>
</sup>, we find<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m61">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.18)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m62">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.19)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m63">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m64">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, the Lie derivative along <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>. The first equation states that we must always have a flat geometry on constant time slices (these are the surfaces to which <italic>&#x3c4;</italic> is the normal one-form). The second equation is a condition on the magnetic part of the field strength <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>. However, these conditions are too strong. It should only be the equivalent of the Einstein equation that decides what the allowed spaces are. In addition, the first Trautman condition does not follow from the 1/<italic>c</italic> expansion of Lorentzian geometry.</p>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>3.4 Trautman condition</title>
<p>The relation between the Riemann tensors associated with two connections related <italic>via</italic> <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">(3.5)</xref> is given by<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m65">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.20)</label>
</disp-formula>where on the left-hand side, we have the Riemann tensor associated with &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, and on the right-hand side, we have the Riemann tensor associated with <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m66">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. This gives, for the Trautman condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">(2.4)</xref>, that<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m67">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.21)</label>
</disp-formula>It can be shown that <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m68">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. The details can be found in <xref ref-type="sec" rid="s13">Supplementary Appendix SB</xref>. For now, let us see what its consequences are<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m69">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.22)</label>
</disp-formula>Contracting this equation with <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3c3;</italic>
</sup> and <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c3;&#x3bb;</italic>
</sup>, we see that this is true if and only if we have<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m70">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.23)</label>
</disp-formula>where the torsion is zero. In other words, the Trautman condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">(2.4)</xref> leads to a Bianchi identity for <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>.</p>
<p>We point out that as an alternative to the Trautman condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">(2.4)</xref>, one could also impose<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m71">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.24)</label>
</disp-formula>whenever <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m72">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is symmetric because of the following identity:<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m73">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.25)</label>
</disp-formula>where we used <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">(3.14)</xref>.</p>
<p>From Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">3.23</xref>, we see that the second Trautman condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">(2.4)</xref> is obeyed if we take <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> with <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> defined up to a gauge transformation of the form <italic>&#x3b4;m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c3;</italic>. For the connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">(3.14)</xref> to be invariant under Galilean boosts, we need <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> to transform as <italic>&#x3b4;m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, where we remind the reader that <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0. Furthermore, in contrast to the first Trautman condition, the second Trautman condition does follow from the 1/<italic>c</italic> expansion of the following identity when working with a Lorentzian metric and the Levi&#x2013;Civita connection:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m74">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.26)</label>
</disp-formula>where in this expression <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m75">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the curvature of the Levi&#x2013;Civita connection. The 1/<italic>c</italic> expansion of <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">(3.26)</xref>, assuming that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, leads to <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">(2.4)</xref>, which is equally identically satisfied in NC geometry because the 1/<italic>c</italic> expansion also tells us that <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> (see further in <xref ref-type="sec" rid="s3-8">Section 3.8</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s3-5">
<title>3.5 Field content of torsion-free NC geometry</title>
<p>From now on, we will always take <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> to be given by <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>. For this choice of <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, we will denote the connection coefficients by <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m76">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, that is,<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m77">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.27)</label>
</disp-formula>where <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>. The associated covariant derivatives and curvatures will be denoted by barred quantities.</p>
<p>The total field content of NC geometry is given by the gauge potential <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, as well as <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>. These fields transform under the gauge transformations as<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m78">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.28)</label>
</disp-formula>where <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0 and where we left out the transformation under diffeomorphisms. The connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">(3.14)</xref> is inert under these transformations. The symmetry of the connection implies that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, and thus, time is absolute.</p>
</sec>
<sec id="s3-6">
<title>3.6 NC gravity</title>
<p>So far, we have made no statements about dynamics. We now review how standard Newtonian gravity can be formulated in the framework of torsionless NC geometry. Test particles will follow the geodesics of the connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">(3.14)</xref>. In other words, they are described by<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m79">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x308;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x308;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.29)</label>
</disp-formula>where the dots denote derivatives with respect to <italic>&#x3bb;</italic>, the affine parameter along the geodesic. We set <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m80">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, which implies that the <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> contraction of this equation is trivially satisfied. This geodesic equation follows from the action<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m81">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This action has worldline reparametrization invariance <italic>&#x3b4;&#x3bb;</italic> &#x3d; <italic>&#x3be;</italic>(<italic>&#x3bb;</italic>) and <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m82">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, which can be used to fix <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m83">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. The fact that <italic>m</italic> appears as an overall parameter in this particle action, so that inertial and gravitational masses are equal, manifests the equivalence principle. The time component of <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is the Newtonian potential.</p>
<p>Following Trautman&#x2019;s postulate 5, the equations corresponding to Newtonian gravity should take the following covariant form in terms of the NC geometry:<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m84">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.31)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m85">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the Ricci curvature associated with <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">(3.27)</xref>, where <italic>&#x3c1;</italic> is the mass density of a non-relativistic matter source and (<italic>d</italic> &#x2b; 1) is the total spacetime dimension. This corresponds to the Poisson equation of Newtonian gravity written in an arbitrary frame. Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">3.31</xref> follows from an action principle obtained from the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of the Einstein&#x2013;Hilbert (EH) action coupled to the action of a massive point particle [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], as shown in <xref ref-type="sec" rid="s5-5">Section 5.5</xref>.</p>
<p>Rewriting the equations for NC gravity <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">(3.31)</xref>, which are expressed in terms of the <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m86">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> connection to a set of equations that are expressed in terms of the <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m87">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> connection, the equations for NC gravity can be written as (where we have contracted <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">(3.31)</xref> with <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> and <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>)<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m88">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.32)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m89">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.33)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m90">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In NC gravity, this should be supplemented with the condition <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. The left-hand side is pure geometric data, and the right-hand side depends entirely on the &#x201c;electric&#x201d; and &#x201c;magnetic&#x201d; field strength components of <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>. We will see in the following sections that the divergence of the electric field strength in the third equation, that is, <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m91">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, is what gives rise to Newton&#x2019;s law of gravity. To arrive at Newtonian gravity, we need to somehow get rid of the magnetic field strength term, <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3c3;</italic>
</sup>
<italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3c1;</italic>
</sub>
<italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;&#x3c3;</italic>
</sub>, in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e42">3.34</xref>. This is the rationale behind the first Trautman condition. However, it was later realized that this condition is not necessary as one can argue that the magnetic field strength has to be zero as a result of a boundary condition that states that <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3c3;</italic>
</sup>
<italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3c1;</italic>
</sub> has to vanish at infinity. This latter condition follows from the 1/<italic>c</italic> expansion of an asymptotically flat metric. Therefore, this is a more minimal approach to recovering Newtonian gravity.</p>
</sec>
<sec id="s3-7">
<title>3.7 Gauge fixing</title>
<p>In order to recover Newtonian gravity in its usual form, it is unavoidable to talk about gauge fixing the NC gauge symmetries <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">(3.28)</xref> and diffeomorphisms. A covariant definition of a locally flat NC geometry could be to simply require <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m92">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. This condition is invariant under the Galilean boost and <italic>&#x3c3;</italic>-gauge transformations of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">3.28</xref>. However, in practice, only <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> are often treated as geometric fields, whereas <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is interpreted as a force field. This is not a covariant distinction and largely results from historical bias. For example, one can always use <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">(3.28)</xref> to gauge away <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> entirely, as shown in [<xref ref-type="bibr" rid="B46">47</xref>]; see [<xref ref-type="bibr" rid="B47">48</xref>] for some examples.</p>
<p>A common gauge fixing that can always be made when <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 is as follows: first, we partially fix diffeomorphisms so that <italic>&#x3c4;</italic> &#x3d; <italic>dt</italic>, where <italic>t</italic> is our time coordinate. In this class of coordinate systems, the boosts act as <italic>&#x3b4;h</italic>
<sub>
<italic>ti</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, where the latter is an arbitrary one-form in <italic>d</italic> spatial dimensions. We can thus completely fix the Galilean boost symmetry by demanding that <italic>h</italic>
<sub>
<italic>ti</italic>
</sub> &#x3d; 0 in these coordinates. We then find from <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; 0 and <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;1 that <italic>v</italic>
<sup>
<italic>t</italic>
</sup> &#x3d; &#x2212;1 and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>tt</italic>
</sub> &#x3d; 0 and that <italic>v</italic>
<sup>
<italic>i</italic>
</sup> &#x3d; 0, where <italic>h</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> is invertible with inverse <italic>h</italic>
<sup>
<italic>ij</italic>
</sup>. Using <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> &#x3d; 0, we find <italic>h</italic>
<sup>
<italic>tt</italic>
</sup> &#x3d; 0 &#x3d; <italic>h</italic>
<sup>
<italic>ti</italic>
</sup>. To summarize, we can always go to a gauge in which<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m93">
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.35)</label>
</disp-formula>and where <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is completely arbitrary. This gauge choice still has residual gauge transformations acting on it. Demanding that the geometry on constant time slices is flat leads to the condition that <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m94">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> (which is invariant under Galilean boosts). In our partially fixed gauge <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">(3.35)</xref>, this amounts to demanding that the Riemann tensor of the Riemannian metric <italic>h</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> is zero. We can fix diffeomorphisms further so that locally <italic>h</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> &#x3d; <italic>a</italic>
<sup>2</sup>(<italic>t</italic>)<italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> for some function <italic>a</italic>(<italic>t</italic>). This function plays an important role in Newtonian cosmology. We can perform a coordinate transformation of the form <italic>x</italic>&#x2032;<sup>
<italic>i</italic>
</sup> &#x3d; <italic>a</italic>(<italic>t</italic>)<italic>x</italic>
<sup>
<italic>i</italic>
</sup> and <italic>t</italic>&#x2032; &#x3d; <italic>t</italic> followed by a finite Galilean boost so that in the primed coordinate system <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m95">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>&#x3c4;</italic> &#x3d; <italic>dt</italic>&#x2032;. This transformation will affect the <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> connection, but the point here is to fix <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> as much as possible. Thus, without loss of generality, we can set <italic>a</italic>(<italic>t</italic>) &#x3d; 1. Hence, we will continue by working with<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m96">
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In this case, all the non-trivial information about the NC geometry is in <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, which remains fully arbitrary at this point. In this gauge and with these choices, Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">(3.32)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e42">(3.34)</xref> reduce to<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m97">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.37)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m98">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.38)</label>
</disp-formula>The first of these two equations is solved by <italic>F</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x25b;</italic>
<sub>
<italic>ijk</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>
<italic>F</italic>. The Bianchi identity <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m99">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> (which follows from the Trautman condition) then tells us that <italic>F</italic> is harmonic on flat space (without any sources). By using Liouville&#x2019;s theorem, this function must be constant to be regular everywhere (including infinity); hence, we conclude that <italic>F</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> &#x3d; 0. We can gauge fix <italic>m</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 0, using the freedom to transform <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> as <italic>&#x3b4;m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c3;</italic>. Now, the NC gravity equations simplify to the well-known Poisson equation:<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m100">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.39)</label>
</disp-formula>where we defined <italic>m</italic>
<sub>
<italic>t</italic>
</sub> &#x3d; &#x3a6;<sub>
<italic>N</italic>
</sub>, the Newtonian potential. Therefore, we see that the covariant Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">3.31</xref> reproduces the usual form of Newtonian gravity in an appropriate coordinate system.</p>
</sec>
<sec id="s3-8">
<title>3.8 Large speed of light expansion of GR</title>
<p>We very briefly review how Trautman&#x2019;s definition of NC gravity follows from the 1/<italic>c</italic> expansion of GR. We will have much more to say about the 1/<italic>c</italic> expansion in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>, so we will keep it brief. The following is essentially Dautcourt&#x2019;s work [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. We will only consider even powers of 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> and assume analyticity in 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup>. The metric expands as<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m101">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.40)</label>
</disp-formula>where <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> has signature (0, 1, &#x2026;, 1) and <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2b; <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is invertible. The Christoffel connection expands as<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m102">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.41)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m103">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is given in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">3.27</xref>, but only provided we set <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 by hand. If we also expand the diffeomorphisms parameter <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m104">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> transforms as <italic>&#x3b4;m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c3;</italic> with <italic>&#x3c3;</italic> &#x3d; <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3b6;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> under the subleading diffeomorphisms with parameter <italic>&#x3b6;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>, again only provided that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. Finally, the combination <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is invariant under the Galilean boost transformation with parameter <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> discussed previously. We recover the NC fields and their gauge properties as discussed previously but only under the assumption that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. The 1/<italic>c</italic> expansion of matter will be discussed in later sections, but an important observation is that one can only obtain the NC geodesic Equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">3.29</xref> from a 1/<italic>c</italic> expansion if <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. Then, the 1/<italic>c</italic> expansion of the Einstein equations coupled to the energy-momentum tensor of a massive point particle leads to <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">(3.31)</xref>. If <italic>g</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is asymptotically flat, it follows that <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> (in the limit <italic>r</italic> &#x2192; <italic>&#x221e;</italic>) is at most pure gauge at spatial infinity. This is why, in <xref ref-type="disp-formula" rid="e46">(3.38)</xref>, <italic>F</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> is non-singular at infinity.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Recent history: Revival and new developments</title>
<p>The last decade has seen a surge of interest in the topic of non-Lorentzian geometries, particularly NC geometry. To separate this new development from the older work reviewed previously, we treat [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] as the beginning of this new development. This work played an important role in later developments. It showed that for <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, it is possible to view NC gravity as the dynamics of a geometry that can be obtained by gauging the Bargmann algebra subject to appropriate curvature constraints. We will review this approach further in the following paragraphs. This approach made conditions such as the Trautman condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">(2.4)</xref> obsolete, as the latter now follows trivially from a Bianchi identity associated with the field strength that appears in the gauging procedure.</p>
<p>Another major step forward was [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], where it was realized that the 1/<italic>c</italic> expansion of GR can be performed in full generality without imposing by hand (or <italic>via</italic> boundary conditions and assumptions about sources) the requirement that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. This led to the realization that a non-relativistic approximation can describe gravitational fields that are, for example, strong on the scale of the Schwarzschild radius.</p>
<p>Textbook non-relativistic approximations of GR often assume a weak field limit. In this case, GR time dilation effects are (in part) described by the Newtonian potential. In the case of a strong field non-relativistic regime, GR time dilation is (in part) described by an NC lapse function <italic>N</italic> such that <italic>&#x3c4;</italic> &#x3d; <italic>NdT</italic> for scalars <italic>N</italic> and <italic>T</italic>. In other words, gravitational time dilation could be incorporated into the framework of NC geometry by allowing for <italic>d&#x3c4;</italic> &#x2260; 0, which corresponds to non-zero torsion in the NC connection. Not all torsion is allowed, and at least on the shell, we still need to impose the requirement that <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, which guarantees that spacetime can be consistently decomposed into spatial submanifolds.</p>
<p>It seemed natural that to describe NC geometry with <italic>d&#x3c4;</italic> &#x2260; 0, all one had to carry out was to extend the gauging methods of [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] to this more general case with non-zero torsion. However, it turned out that this was not the right thing to do. One cannot consistently couple NC geometry with local Bargmann symmetry to matter sources without turning on torsion, which is incompatible with the usual description of Newtonian gravity, as discussed in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. Furthermore, the resulting torsion even violates the condition <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, as we demonstrate explicitly in <xref ref-type="sec" rid="s5-5">Section 5.5</xref>. Instead, the relevant algebra is different, and its gauging leads to the correct extension of NC geometry when the torsion is non-zero. To distinguish this new framework of torsional NC geometry from the one obtained by gauging the Bargmann algebra, we refer to the latter as type I (gauging of Bargmann) and the former as type II TNC geometry (1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion). These notions of geometry coincide if the torsion vanishes.</p>
<p>We now focus on reviewing type I TNC geometry, its relation to the gauging of the Bargmann algebra, and its gravitational action in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>. Once we have seen the incompatibility of the latter with the standard formulation of Newtonian gravity, we introduce type II TNC geometry in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Type I TNC geometry</title>
<p>As is well known, one can obtain Lorentzian geometry through a gauging of the Poincar&#xe9; algebra. After quickly reviewing this construction, we show how one can obtain type I TNC geometry from a gauging of the Bargmann algebra. We subsequently discuss how a (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional TNC geometry can be obtained from the following two constructions:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; A null reduction of a (<italic>d</italic> &#x2b; 2)-dimensional Lorentzian geometry.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; A large speed of light limit of a (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional Lorentzian geometry with an electromagnetic background field.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Next, we show how the action equivalent of these constructions allows one to find the action of a non-relativistic particle probe and the dynamics of type I TNC spacetime itself. We then demonstrate that the resulting gravity actions for dynamical type I TNC geometry lead to non-zero torsion in the presence of mass sources. In this sense, type I TNC geometry is not appropriate to describe the zero-torsion limit corresponding to Newtonian gravity in the presence of matter. Finally, we show that the same arguments still apply if one only works on the shell by null-reducing Einstein&#x2019;s equations.</p>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 The Bargmann algebra</title>
<p>As we will review momentarily, one can obtain Lorentzian geometry by applying a gauging procedure to the Poincar&#xe9; algebra. Similarly, type I TNC geometry can be obtained from a gauging of the Bargmann algebra, which encodes its local symmetries. In this section, we first show how the Bargmann algebra can be obtained from a contraction and a null reduction of the Poincar&#xe9; algebra. These two derivations will be mirrored at the level of the point particle and gravity actions later.</p>
<p>First, we consider an &#x130;n&#xf6;n&#xfc;&#x2013;Wigner contraction of the Poincar&#xe9; algebra trivially extended with a <italic>U</italic>(1) generator that commutes with the entire Poincar&#xe9; algebra, which we denote by <italic>Q</italic>. As shown in the following, this generator is associated with electromagnetic coupling. We work in (<italic>d</italic> &#x2b; 1) spacetime dimensions and use the following conventions for the Poincar&#xe9; algebra:<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m105">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.1a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m106">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.1b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, <italic>P</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> are translation generators and <italic>M</italic>
<sub>
<italic>AB</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;<italic>M</italic>
<sub>
<italic>AB</italic>
</sub> are the Lorentz and rotation generators. Now, we consider a spacetime split of the (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional algebra indices <italic>A</italic> &#x3d; (0, <italic>a</italic>), where <italic>a</italic> &#x3d; 1, &#x2026;, <italic>d</italic> is a spatial index, and we define the generators<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m107">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>So far, this is just a change of basis. However, if we now take the limit <italic>c</italic> &#x2192; <italic>&#x221e;</italic>, we end up with an inequivalent algebra whose non-zero commutation relations are<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m108">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.3a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m109">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.3b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m110">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.3c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This is the Bargmann algebra. For <italic>N</italic> &#x3d; 0, we recover the Galilei algebra, which contains time translations <italic>H</italic>, spatial translations <italic>P</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>, and rotations <italic>J</italic>
<sub>
<italic>ab</italic>
</sub>, as well as the Galilean boosts <italic>G</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>. For <italic>N</italic> &#x2260; 0, we obtain the centrally extended Galilei algebra known as the Bargmann algebra. The central extension <italic>N</italic>, as shown later, corresponds to the gauge potential <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> that was introduced previously.</p>
<p>Another way to obtain the algebra <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">(5.3)</xref> is <italic>via</italic> a null reduction of the Poincar&#xe9; algebra in (<italic>d</italic> &#x2b; 2) dimensions [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>]. If we consider all generators of this algebra that commute with the null translation generator <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m111">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula>, we get<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m112">
<mml:mtable class="gathered">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(5.4)</label>
</disp-formula>which forms a subalgebra corresponding to the Bargmann algebra <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">(5.3a)</xref>. Note that the higher-dimensional Lorentz boosts <italic>M</italic>
<sub>&#x2212;<italic>a</italic>
</sub> and <italic>M</italic>
<sub>&#x2b;&#x2212;</sub> do not commute with <italic>H</italic> and therefore do not enter this subalgebra.</p>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Type I TNC geometry</title>
<p>As was first realized in [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], type I TNC geometry can be obtained by gauging the Bargmann algebra <xref ref-type="disp-formula" rid="e54">(5.3b)</xref>. This section reviews this gauging construction, including its generalization to non-zero torsion [<xref ref-type="bibr" rid="B48">49</xref>].<xref ref-type="fn" rid="fn11">
<sup>11</sup>
</xref> Before that, we briefly review the well-known procedure for obtaining Lorentzian geometry from a gauging of the Poincar&#xe9; algebra. Finally, we also show how type I TNC geometry can be obtained from a null reduction of higher-dimensional Lorentzian geometry.</p>
<sec id="s5-2-1">
<title>5.2.1 Gauging Poincar&#xe9;</title>
<p>The gauging procedure starts from a connection valued in the algebra in question,<xref ref-type="fn" rid="fn12">
<sup>12</sup>
</xref>
<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m113">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.5)</label>
</disp-formula>where <italic>A</italic>, <italic>B</italic> &#x3d; 0, 1, &#x2026;, <italic>d</italic> and whose coefficients <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m114">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m115">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> can be interpreted as frame fields or vielbein and a &#x201c;spin&#x201d; connection for the frames. Indices are raised and lowered using the Minkowski metric <italic>&#x3b7;</italic>
<sub>
<italic>AB</italic>
</sub> on the frame bundle. The curvature of the total connection <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m116">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is then<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m117">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(5.6)</label>
</disp-formula>whose components correspond to the torsion and curvature of the frame connection. The connection <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m118">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> transforms in the adjoint of the Poincar&#xe9; algebra:<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m119">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.7)</label>
</disp-formula>where the transformation parameter &#x39b; can likewise be decomposed in <italic>P</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> and <italic>M</italic>
<sub>
<italic>AB</italic>
</sub> components. However, given a vector field <italic>&#x3be;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> on the base manifold, it is useful to parametrize &#x39b; using<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m120">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.8)</label>
</disp-formula>which can be carried out without loss of generality. We can then define a distinct transformation <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> acting on <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m122">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> as follows:<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.9)</label>
</disp-formula>At this point, we recover the Lie derivative <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m124">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> along <italic>&#x3be;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>, and we have effectively exchanged the gauge transformations along <italic>P</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> for diffeomorphisms.<xref ref-type="fn" rid="fn13">
<sup>13</sup>
</xref>
</p>
<p>Studies on gauging spacetime symmetry groups often suggested that diffeomorphisms can only be obtained once specific curvature constraints are imposed.<xref ref-type="fn" rid="fn14">
<sup>14</sup>
</xref> We emphasize that the transformation <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> can be considered for any value of the total curvature <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m126">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, including non-zero torsion <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m127">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. Although this extension is often not of immediate interest in Lorentzian geometry, it is crucial in non-Lorentzian geometry.</p>
<p>Expanding <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">(5.9)</xref> in components, we obtain the transformation rules.<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.10a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.10b)</label>
</disp-formula>corresponding to diffeomorphisms and local Lorentz transformations. Then, we can introduce a set of inverse vielbeins <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m130">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> such that<disp-formula id="e64">
<mml:math id="m131">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using these properties, the vielbein transformations <xref ref-type="disp-formula" rid="e62">(5.10a)</xref> imply<disp-formula id="e65">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, we can construct the Lorentzian metric and its inverse:<disp-formula id="e66">
<mml:math id="m133">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.13)</label>
</disp-formula>which are invariant under local Lorentz transformations.</p>
<p>Finally, we can translate between the connection <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m134">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in the frame bundle and the affine connection <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m135">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> using the vielbein postulate:<disp-formula id="e67">
<mml:math id="m136">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m137">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is antisymmetric in its frame indices <italic>AB</italic> due to its definition in <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">(5.5)</xref>, the covariant derivative &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> of the corresponding affine connection is always compatible with the Lorentzian metric <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">(5.13)</xref>. However, since the torsion <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m138">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is not necessarily zero, this connection is not necessarily equal to the usual Levi&#x2013;Civita connection. In the following, we will mainly work directly with affine connections instead of the frame bundle connections. However, for the metric variables, the gauging procedure outlined previously is a useful method for obtaining the transformations of geometric quantities under local symmetries, even in the presence of torsion.</p>
</sec>
<sec id="s5-2-2">
<title>5.2.2 Gauging Bargmann</title>
<p>Now, we repeat the gauging procedure for the Bargmann algebra <xref ref-type="disp-formula" rid="e55">(5.3c)</xref> and show that this leads to type I TNC geometry with torsion. Our starting point is now<disp-formula id="e68">
<mml:math id="m139">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.15)</label>
</disp-formula>where we use <italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>ab</italic>
</sub> to raise and lower spatial indices and <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is the clock one-form. <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m140">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are spatial vielbein <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m141">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m142">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are frame connections, and <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is the Bargmann gauge potential associated with the central element <italic>N</italic>. Following <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">(5.8)</xref>, we parametrize the total gauge parameter as<disp-formula id="e69">
<mml:math id="m143">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, the <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> transformations defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">(5.9)</xref> lead to<disp-formula id="e70">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.17a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e71">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.17b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e72">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.17c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e73">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.17d)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e74">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.17e)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>
<italic>a</italic>
</sup>, <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>
<italic>ab</italic>
</sup>, and <italic>&#x3c3;</italic> are the parameters of the local Galilean boosts, local rotations, and local <italic>U</italic>(1) Bargmann transformations, respectively. Likewise, following <xref ref-type="disp-formula" rid="e64">(5.11)</xref>, we can define a set of inverse vielbeins <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that satisfy<disp-formula id="e75">
<mml:math id="m151">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using 5.17a and 5.17b, their transformations are<disp-formula id="e76">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Accordingly, we can define the rotation-invariant spatial tensors as<disp-formula id="e77">
<mml:math id="m153">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.20)</label>
</disp-formula>which satisfy the orthonormality relations:<disp-formula id="e78">
<mml:math id="m154">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.21)</label>
</disp-formula>Hence, we obtain the full field content of type I TNC geometry, which consists of a timelike one-form <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, a spatial symmetric tensor <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> of signature (0, 1, &#x2026;, 1), and a <italic>U</italic>(1) gauge field <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> associated with the central Bargmann mass generator <italic>N</italic>. All these objects are spacetime tensors, as they transform by a Lie derivative under diffeomorphisms <italic>&#x3be;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>. In addition, they transform as<disp-formula id="e79">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.22)</label>
</disp-formula>under local Galilean boosts <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m156">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>U</italic>(1) gauge transformations <italic>&#x3c3;</italic>. Thus, we recover the transformations <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">(3.28)</xref> given before. Similarly, the transformations of the inverse timelike vielbein and spatial co-metric are<disp-formula id="e80">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.23)</label>
</disp-formula>Hence, both <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> are invariant under Galilean boost. Additionally, using the <italic>U</italic>(1) gauge field <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, we can construct the following boost-invariant combinations:<disp-formula id="e81">
<mml:math id="m158">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.24a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e82">
<mml:math id="m159">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.24b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e83">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.24c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Given an appropriate gauge choice, we will see later that the first term in <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> essentially plays the role of the Newtonian gravitational potential.</p>
</sec>
<sec id="s5-2-3">
<title>5.2.3 Affine connection, torsion, and curvature</title>
<p>Given the metric variables for type I TNC geometry and their transformations obtained from the aforementioned gauging procedure, we would like to construct the closest analog of the Levi&#x2013;Civita connection for NC geometry.<xref ref-type="fn" rid="fn15">
<sup>15</sup>
</xref> Our starting point is the TNC analog of metric compatibility:<disp-formula id="e84">
<mml:math id="m162">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These conditions do not uniquely specify the connection in terms of geometry. Following Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">3.5</xref>, the general solution takes the form<disp-formula id="e85">
<mml:math id="m163">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.26)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e86">
<mml:math id="m164">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e87">
<mml:math id="m165">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.28)</label>
</disp-formula>where <italic>K</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>&#x3c3;&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> satisfy additional constraints (see [<xref ref-type="bibr" rid="B48">49</xref>]).</p>
<p>First, we no longer require the connection to be torsionless. As a result, <italic>d&#x3c4;</italic> is no longer necessarily zero, as we can see, for example, from the torsion of the connection <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m166">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e86">(5.27)</xref>, that<disp-formula id="e88">
<mml:math id="m167">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.29)</label>
</disp-formula>Following [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B49">50</xref>], we distinguish three cases:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) Zero torsion <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m168">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> corresponds to &#x201c;regular&#x201d; NC geometry, which is the case considered in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(2) &#x201c;Twistless&#x201d; torsion is defined by</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e89">
<mml:math id="m169">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x21d4;</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.30)</label>
</disp-formula>which implies that <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> can be used to define spatial hypersurfaces of the co-dimension one, where <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> pulls back to a non-degenerate Riemannian metric. The corresponding geometry is known as twistless torsional Newton&#x2013;Cartan (TTNC) geometry, which will be our main focus.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(3) No constraint exists on <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m170">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and general TNC geometry.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>The notion of TTNC geometry goes back to [<xref ref-type="bibr" rid="B44">45</xref>]. However, Julia and Nicolai performed a conformal rescaling to create a frame of no torsion. The benefit of adding torsion to formalism, including the general TNC case, was first considered in [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. One can also obtain TTNC geometries by gauging the Schr&#xf6;dinger algebra [<xref ref-type="bibr" rid="B50">51</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B51">52</xref>].</p>
<p>In the case of TTNC geometry, we have the following useful identities:<disp-formula id="e90">
<mml:math id="m171">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.31)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e91">
<mml:math id="m172">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.32)</label>
</disp-formula>in terms of the &#x201c;acceleration&#x201d; vector <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m173">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the foliation. The second identity tells us that <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>a</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> describes the TTNC torsion. That is why the latter is sometimes known as the torsion vector. Equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e90">5.31</xref> shows that the twist tensor vanishes. That is why we refer to the geometry as twistless torsional NC geometry.</p>
<p>Additionally, recall that the connection <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m174">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is not invariant under Galilean boosts. Using the Bargmann <italic>U</italic>(1) field <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, we can choose <italic>K</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;&#x3c1;</italic>
</sub> such that the affine connection is invariant under Galilean boosts: <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m175">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e92">
<mml:math id="m176">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.33)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e93">
<mml:math id="m177">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.34)</label>
</disp-formula>The resulting connection takes the form<disp-formula id="e94">
<mml:math id="m178">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.35)</label>
</disp-formula>which is the generalization of connection (3.27) to non-zero torsion. This is not the unique boost-invariant connection, but it is one of the more natural choices and is commonly used in the literature. However, connection (5.35) is no longer invariant under <italic>U</italic>(1) transformations in the presence of torsion.<xref ref-type="fn" rid="fn16">
<sup>16</sup>
</xref>With torsion, one can show that it is no longer possible to build a connection that is invariant under <italic>U</italic>(1) transformations and Galilean boosts.</p>
<p>Finally, following <xref ref-type="sec" rid="s13">Supplementary Appendix SA</xref>, we can define the Riemann curvature tensor associated with, for example, the TNC connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e86">(5.27)</xref> that is not invariant under boosts (but is invariant under <italic>U</italic>(1) gauge transformations) or the TNC connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e94">(5.35)</xref>, which is boost-invariant (but not invariant under <italic>U</italic>(1) gauge transformations) through<disp-formula id="e95">
<mml:math id="m179">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.36)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e96">
<mml:math id="m180">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.37)</label>
</disp-formula>from which one can compute the Ricci tensor and curvature scalars in the usual way.</p>
</sec>
<sec id="s5-2-4">
<title>5.2.4 Type I TNC geometry from null reduction</title>
<p>Another way to obtain (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional type I TNC geometry is through null reduction of a (<italic>d</italic> &#x2b; 2)-dimensional Lorentzian geometry (see also <xref ref-type="sec" rid="s2-3">Section 2.3</xref>). Choosing coordinates (<italic>u</italic>, <italic>x</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>) such that the null isometry is generated by <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>u</italic>
</sub>, we can parametrize such a metric as<disp-formula id="e97">
<mml:math id="m181">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.38)</label>
</disp-formula>where none of the metric components depend on <italic>u</italic>. <italic>x</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> are (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional coordinates. The splitting of the <italic>g</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> components into (<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>) is ambiguous, which is the origin of the local Galilean boost transformation of <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> and <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e79">(5.22)</xref>. Alternatively, the metric and its inverse can be naturally decomposed in terms of the boost-invariant quantities defined in (5.20), (5.24a), <xref ref-type="disp-formula" rid="e82">(5.24b)</xref>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="e83">(5.24c)</xref>:<disp-formula id="e98">
<mml:math id="m182">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Furthermore, as there is no restriction on <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, the resulting geometry will generically be torsionful. The fact that the null reduction of a Lorentzian geometry leads to type I TNC geometry with local Bargmann symmetries can be understood because the Bargmann algebra can be obtained from a null reduction of the Poincar&#xe9; algebra, as mentioned in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e56">5.4</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-3">
<title>5.3 Particle action with type I TNC background</title>
<p>We have obtained type I TNC geometry from a gauging of the Bargmann algebra and from null reduction. We will then consider a third way of obtaining it, from a limit procedure. In the process, we will construct the TNC analog of the Lorentzian point particle action:<disp-formula id="e99">
<mml:math id="m183">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.40)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>First, we will consider the analog of the &#x130;n&#xf6;n&#xfc;&#x2013;Wigner-type contraction <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">(5.2)</xref> using a background Maxwell potential, following [<xref ref-type="bibr" rid="B52">53</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B54">55</xref>]. Then, we will obtain the same TNC action from a null reduction of a massless particle coupled to a Lorentzian background with a null isometry.</p>
<sec id="s5-3-1">
<title>5.3.1 From a contraction with Maxwell background</title>
<p>In terms of the Poincar&#xe9; algebra trivially extended with a <italic>U</italic>(1) generator <italic>Q</italic>, connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">(5.5)</xref> becomes<disp-formula id="e100">
<mml:math id="m184">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(5.41)</label>
</disp-formula>where we used redefinition <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">(5.2)</xref> to obtain the second line and where we have defined<disp-formula id="e101">
<mml:math id="m185">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The second line of <xref ref-type="disp-formula" rid="e100">(5.41)</xref> corresponds to the Bargmann connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e68">(5.15)</xref> upon taking the <italic>c</italic> &#x2192; <italic>&#x221e;</italic> contraction.</p>
<p>Recalling that <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m186">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and subsequently applying the aforementioned parametrization to the Lorentzian action (5.40), we get<disp-formula id="e102">
<mml:math id="m187">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.43)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m188">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e82">(5.24b)</xref>, and we recall that <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m189">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. We can cancel the leading-order term by setting <italic>q</italic> &#x3d; <italic>mc</italic>
<sup>2</sup>, corresponding to an extremal charge. In the limit <italic>c</italic> &#x2192; <italic>&#x221e;</italic>, the remaining action describes the coupling of a point particle of mass <italic>m</italic> to type I TNC geometry. By construction, it is invariant under the Bargmann transformations <xref ref-type="disp-formula" rid="e70">(5.17a)</xref>, as can also be checked explicitly. Additionally, it agrees with the action given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">(3.30)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s5-3-2">
<title>5.3.2 From null reduction</title>
<p>Finally, we can obtain the same action from a null reduction of the Lorentzian action for a massless particle without the Maxwell coupling. By using the parametrization in <xref ref-type="disp-formula" rid="e97">(5.38)</xref> for a (<italic>d</italic> &#x2b; 2)-dimensional Lorentzian metric <italic>g</italic>
<sub>
<italic>MN</italic>
</sub> with a null isometry, the action for a massless particle is given by<disp-formula id="e103">
<mml:math id="m190">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.44)</label>
</disp-formula>The momentum associated with the null direction <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m191">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is conserved due to the isometry, which allows us to solve for the worldline &#x201c;einbein&#x201d; <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m192">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. After setting <italic>p</italic>
<sub>
<italic>u</italic>
</sub> &#x3d; <italic>m</italic>, action <xref ref-type="disp-formula" rid="e103">(5.44)</xref> reproduces<disp-formula id="e104">
<mml:math id="m193">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.45)</label>
</disp-formula>which is the same action we obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="e102">(5.43)</xref> after canceling the leading-order term.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-4">
<title>5.4 Gravity action for type I TNC geometry</title>
<p>Similar to the point particle action, we can construct a gravitational action for dynamical type I TNC geometry in two ways. First, we will consider an &#x130;n&#xf6;n&#xfc;&#x2013;Wigner-type contraction of Einstein gravity coupled to a Maxwell action. Then, we will perform the null reduction of the EH action on a Lorentzian background with a null isometry, which also gives an action that is invariant under Bargmann symmetries. Afterward, we show that the two actions obtained in this way are, in fact, equal. As far as we know, this relation has not been explicitly identified yet in the literature in this form, although a similar discussion appears in frame language in [<xref ref-type="bibr" rid="B55">56</xref>].</p>
<sec id="s5-4-1">
<title>5.4.1 From a contraction of Einstein&#x2013;Maxwell</title>
<p>In our first approach to constructing an action for dynamical type I TNC geometry, we start from the Einstein&#x2013;Maxwell gravity, whose Lagrangian is<xref ref-type="fn" rid="fn17">
<sup>17</sup>
</xref>
<disp-formula id="e105">
<mml:math id="m194">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>EM</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.46)</label>
</disp-formula>As we will explain in more detail in <xref ref-type="sec" rid="s6-4">Section 6.4</xref>, the Lorentzian metric <italic>g</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> and the Levi&#x2013;Civita Ricci scalar <italic>R</italic> can be covariantly expanded in powers of <italic>c</italic>
<sup>2</sup>. In particular, we will see that the leading-order term in the expansion of <italic>R</italic> is not related to the curvature of an NC connection, but instead, it depends on<disp-formula id="e106">
<mml:math id="m195">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.47)</label>
</disp-formula>which parametrizes the torsion of such a connection. Specifically, we get<disp-formula id="e107">
<mml:math id="m196">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>EM</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>64</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.48)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m197">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>det</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the NC vielbein determinant. In analogy with the expansion of the point particle action in <xref ref-type="disp-formula" rid="e102">(5.43)</xref>, we see that we can cancel this leading-order term by setting<disp-formula id="e108">
<mml:math id="m198">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.49)</label>
</disp-formula>Once the leading-order terms are canceled, the <italic>c</italic> &#x2192; <italic>&#x221e;</italic> limit yields<disp-formula id="e109">
<mml:math id="m199">
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.50)</label>
</disp-formula>where we have defined<disp-formula id="e110">
<mml:math id="m200">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.51)</label>
</disp-formula>and where <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m201">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is the Ricci tensor associated with the connection <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m202">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e86">(5.27)</xref>, and we have rescaled <italic>G</italic> &#x2192; <italic>Gc</italic>
<sup>4</sup>.</p>
</sec>
<sec id="s5-4-2">
<title>5.4.2 From the null reduction of EH</title>
<p>Conversely, we can obtain an action for type I TNC gravity using a null reduction of the EH action. Rewriting the (<italic>d</italic> &#x2b; 2)-dimensional Levi&#x2013;Civita connection denoted by <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m203">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> using decomposition <xref ref-type="disp-formula" rid="e98">(5.39)</xref> of the metric, we find <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m204">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> and<disp-formula id="e111">
<mml:math id="m205">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.52a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e112">
<mml:math id="m206">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.52b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e113">
<mml:math id="m207">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.52c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e114">
<mml:math id="m208">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.52d)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, the boost-invariant objects <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m209">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m210">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are<disp-formula id="e115">
<mml:math id="m211">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.53)</label>
</disp-formula>and <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m212">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the boost-invariant connection defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e94">(5.35)</xref>. Similarly, we can decompose the Ricci tensor <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m213">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into lower-dimensional components. For example, we get<disp-formula id="e116">
<mml:math id="m214">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.54)</label>
</disp-formula>which we will use later. Using the decomposition of the (<italic>d</italic> &#x2b; 2)-dimensional Ricci scalar, the EH action becomes<disp-formula id="e117">
<mml:math id="m215">
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.55)</label>
</disp-formula>As all of its components are independent of <italic>u</italic>, we can interpret this as an action for (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional type I TNC geometry. Indeed, one can check that it is also invariant under Bargmann transformations.</p>
<p>This action is not the same as the action <xref ref-type="disp-formula" rid="e109">(5.50)</xref> we obtained from a limit. However, as in the case of the point particle, the two actions are, in fact, equal. To see this, one can use relation <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">(3.20)</xref> to rewrite<disp-formula id="e118">
<mml:math id="m216">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m217">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.56a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e119">
<mml:math id="m218">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.56b)</label>
</disp-formula>which means <disp-formula id="e120">
<mml:math id="m219">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.57)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This identity equates the action <xref ref-type="disp-formula" rid="e117">(5.55)</xref> obtained from the null reduction of EH to the action <xref ref-type="disp-formula" rid="e109">(5.50)</xref> obtained from a contraction of the Einstein&#x2013;Maxwell action.</p>
<p>Finally, note that we could also have performed the null reduction at the level of the (<italic>d</italic> &#x2b; 2)-dimensional Einstein equations:<disp-formula id="e121">
<mml:math id="m220">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.58)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m221">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m222">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are the higher-dimensional Einstein tensor and Lorentzian energy-momentum tensor, respectively. In this case, we would obtain one additional equation of motion that does not follow from the variations of the null-reduced action <xref ref-type="disp-formula" rid="e117">(5.55)</xref>:<disp-formula id="e122">
<mml:math id="m223">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.59)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This is because <italic>g</italic>
<sub>
<italic>uu</italic>
</sub> &#x3d; 0 was fixed off-shell to obtain the action <xref ref-type="disp-formula" rid="e104">(5.45)</xref>. However, the fact that this equation is missing does not make the reduction inconsistent because it turns out that the remaining equations of motion agree with the null reduction of the higher-dimensional Einstein equation. They form a closed set under Bargmann transformations [<xref ref-type="bibr" rid="B56">57</xref>]. Therefore, we can add the missing equation of motion <xref ref-type="disp-formula" rid="e122">(5.59)</xref> by hand to the equations obtained by null reduction of the action.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-5">
<title>5.5 No mass coupling to torsionless type I TNC gravity</title>
<p>We now demonstrate that the type I TNC gravity actions we constructed previously cannot be coupled to mass sources without turning on torsion. This leads us to conclude that type I Bargmann symmetry is inappropriate for reproducing Newtonian gravity, which contains mass coupling but requires vanishing torsion to ensure that time is absolute.</p>
<p>First, let us consider the formulation of the action in <xref ref-type="disp-formula" rid="e109">(5.50)</xref>, which contains the NC variables (<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>) and the <italic>U</italic>(1) Bargmann potential <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> as dynamical fields. We define the following energy-momentum and mass currents from the coupling of a matter Lagrangian:<disp-formula id="e123">
<mml:math id="m224">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.60)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m225">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the energy current, <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m226">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the mass-momentum tensor,<xref ref-type="fn" rid="fn18">
<sup>18</sup>
</xref> and <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m227">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the mass current. We will show that having a non-zero mass density <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m228">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is incompatible with the Newtonian requirement of vanishing torsion. Consider the variation of the type I gravity action in <xref ref-type="disp-formula" rid="e109">(5.50)</xref> with respect to <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>:<disp-formula id="e124">
<mml:math id="m229">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mo>&#x21d2;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.61)</label>
</disp-formula>We can rewrite the contraction of this vacuum equation of motion with <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> as follows:<disp-formula id="e125">
<mml:math id="m230">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.62)</label>
</disp-formula>As a result, we see that the <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> projection of the <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> equation of motion for type I TNC gravity yields<disp-formula id="e126">
<mml:math id="m231">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.63)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This implies that the Newtonian zero torsion requirement <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 is incompatible with non-zero mass density <italic>&#x3c1;</italic> &#x2260; 0. In fact, the situation remains worse: having non-zero mass density breaks the twistless torsion condition and no longer allows defining spatial hypersurfaces.</p>
<p>The same result can be obtained from the null reduction at the level of the equations of motion <xref ref-type="disp-formula" rid="e121">(5.58)</xref>. From the reduction of the energy-momentum tensor <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m232">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, we can identify the type I TNC mass current as follows:<disp-formula id="e127">
<mml:math id="m233">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.64)</label>
</disp-formula>following, for example, <xref ref-type="sec" rid="s13">Supplementary Appendix SA2</xref> of [<xref ref-type="bibr" rid="B57">58</xref>]. After null reduction, we get<disp-formula id="e128">
<mml:math id="m234">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5.65)</label>
</disp-formula>where we used Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e116">5.54</xref>. This reproduces <xref ref-type="disp-formula" rid="e126">(5.63)</xref>.</p>
<p>Either way, we conclude that a different notion of dynamical NC geometry is necessary to reproduce Newtonian gravity. We address this problem in the following section.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Non-relativistic expansion of general relativity</title>
<p>We will now derive an action whose equations of motion contain the Poisson equation of Newtonian gravity. This construction requires a new notion of TNC geometry based on an underlying symmetry algebra that differs from the usual Bargmann algebra. This geometry naturally arises in a covariant 1/<italic>c</italic> expansion of general relativity, with <italic>c</italic> being the speed of light. The truncation of this expansion at subleading order provides the fields and transformation rules of &#x201c;type II&#x201d; TNC geometry. The corresponding action and equations of motion include the Poisson equation when sourced with the non-relativistic matter. Generally, they go beyond Newtonian gravity as they allow for the effect of gravitational time dilation due to strong gravitational fields. The following is mainly based on [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">59</xref>], built on earlier work by Dautcourt [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] and crucially on the recent work by Van den Bleeken [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
<sec id="s6-1">
<title>6.1 Pre-non-relativistic form of general relativity</title>
<p>In Lorentzian geometry, the slope of the light cone is 1/<italic>c</italic>, with <italic>c</italic> denoting the speed of light. The distinguishing feature of non-relativistic geometry is that this light cone is flattened out completely. This means that we need to perform an expansion around <italic>c</italic> &#x3d; <italic>&#x221e;</italic> to relate Lorentzian geometry to non-relativistic geometry.</p>
<p>The constant <italic>c</italic> is dimensionful, but if we assume analyticity in 1/<italic>c</italic> of an appropriate set of variables, then there must exist some other characteristic velocity that is small compared to <italic>c</italic>. However, the nature of this velocity is context-dependent and can only be identified on the shell for a specific problem. Nevertheless, it is possible to formulate the general theory of the 1/<italic>c</italic> expansion without knowing the dimensionless ratio(s) in which we expand the Einstein equation. In this section, we focus on expanding in even powers of 1/<italic>c</italic>, but we briefly discuss some features of the full expansion, including odd powers in <xref ref-type="sec" rid="s7-3">Section 7.3</xref>.</p>
<p>A convenient starting point for this expansion is the pre-non-relativistic (PNR) rewriting of GR, where we make the way in which the speed of light enters in a Lorentzian metric manifest:<disp-formula id="e129">
<mml:math id="m235">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.1)</label>
</disp-formula>In this parametrization, the Lorentzian metric and its inverse are split into a component involving a &#x201c;timelike&#x201d; one-form or vectors <italic>T</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>V</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>, respectively, and the &#x201c;spatial&#x201d; symmetric tensor &#x3a0;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> or &#x3a0;<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>. The latter two can be written in terms of space-like vielbein as <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m236">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m237">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>a</italic>, <italic>b</italic> &#x3d; 1&#x2026;<italic>d</italic> are spacelike indices in the tangent space, and the total spacetime dimension is <italic>d</italic> &#x2b; 1.</p>
<p>These PNR variables satisfy the following orthonormality relations:<disp-formula id="e130">
<mml:math id="m238">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>One can view the PNR parametrization as a split of the tangent bundle in &#x201c;temporal&#x201d; and &#x201c;spatial&#x201d; components, which also makes the factors of <italic>c</italic>
<sup>2</sup> that appear in the Lorentzian metric explicit. Then, the new PNR tensor variables can be expanded uniformly in <italic>&#x3c3;</italic> &#x3d; 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup>, with the leading components being order one.</p>
<p>The following step is to obtain the form of the EH Lagrangian in terms of the PNR variables. After some algebra, this (up to total derivatives) takes the form <xref ref-type="fn" rid="fn19">
<sup>19</sup>
</xref>
<disp-formula id="e131">
<mml:math id="m239">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>EH</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m240">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m241">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>det</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Ricci tensor <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m242">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is defined in the usual way from the Riemann tensor <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m243">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
<sup>
<italic>&#x3c3;</italic>
</sup>; see Appendix A for our conventions. However, the latter is now constructed from a PNR covariant derivative <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m244">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to a PNR connection <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m245">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, instead of the usual Levi&#x2013;Civita connection. The PNR connection is given by<disp-formula id="e132">
<mml:math id="m246">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.4)</label>
</disp-formula>This connection satisfies <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m247">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m248">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.21em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, which are the PNR analogs of NC metric compatibility conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">(3.4)</xref>. In addition, it satisfies<disp-formula id="e133">
<mml:math id="m249">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m250">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is the Lie derivative with respect to <italic>V</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>. This new connection is, in general, torsionful because <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m251">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is not necessarily zero.</p>
<p>From a Lorentzian point of view, the parametrization <xref ref-type="disp-formula" rid="e131">(6.3)</xref> of the EH Lagrangian may seem odd, even though it remains invariant under local Lorentz symmetry. Instead, we have written it in terms of variables adapted to the local Galilei symmetry that arises in the large speed of light expansion.<xref ref-type="fn" rid="fn20">
<sup>20</sup>
</xref> For more details on this, we refer the reader to [<xref ref-type="bibr" rid="B59">60</xref>], where a novel Palatini-type formulation of GR is obtained, which provides a natural starting point for a first-order non-relativistic expansion. This involves a reformulation of the Lorentzian Palatini action in terms of moving frames that exhibit local Galilean covariance in a large speed of light expansion. A comparison between Lorentzian and NC metric compatibility gives another explanation of the generic appearance of torsion in the non-relativistic expansion.</p>
<p>We now wish to consider the large speed of light expansion of the EH action. Therefore, it is useful to first consider the expansion of a general Lagrangian.</p>
</sec>
<sec id="s6-2">
<title>6.2 Large speed of light expansion of general Lagrangians</title>
<p>Consider a Lagrangian <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m252">
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that is a function of some set of field <italic>&#x3d5;</italic>
<sup>
<italic>I</italic>
</sup>(<italic>x</italic>; <italic>&#x3c3;</italic>) and its derivatives, where we also allow for an explicit dependence on the speed of light. The starting assumption is that, up to an overall power of <italic>c</italic>, which will be factored out, any field <italic>&#x3d5;</italic>
<sup>
<italic>I</italic>
</sup>(<italic>x</italic>; <italic>&#x3c3;</italic>) is analytic in <italic>&#x3c3;</italic> such that it admits a Taylor expansion around <italic>&#x3c3;</italic> &#x3d; 0:<disp-formula id="e134">
<mml:math id="m253">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.6)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m254">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is used to denote the coefficient of <italic>c</italic>
<sup>&#x2212;<italic>n</italic>
</sup> in the expansion and <italic>I</italic> a shorthand for any spacetime and/or internal indices. We confine ourselves here to the case of even powers in <italic>c</italic> only. Given this expansion of the fields, we want to expand the Lagrangian in powers of <italic>&#x3c3;</italic>. The <italic>&#x3c3;</italic> dependence can come from the expansion of the background metric or matter fields and from the parameters in the kinetic or potential terms. The result [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">59</xref>] is that<disp-formula id="e135">
<mml:math id="m255">
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.7)</label>
</disp-formula>where we have taken the overall power of the Lagrangian to be <italic>&#x3c3;</italic>
<sup>&#x2212;<italic>N</italic>/2</sup> &#x3d; <italic>c</italic>
<sup>
<italic>N</italic>
</sup> for some <italic>N</italic>.</p>
<p>Restricting for simplicity to the structure of the expanded Lagrangian for a single field, one finds the following LO and NLO terms:<disp-formula id="e136">
<mml:math id="m256">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e137">
<mml:math id="m257">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(6.9)</label>
</disp-formula>The variation of the NLO action with respect to the NLO field yields the equations of motion of the LO field in the LO action. A similar property holds at any order. The corresponding expression for the NNLO action can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">59</xref>]. Following the general principle discussed previously, its EOM satisfies the relations<disp-formula id="e138">
<mml:math id="m258">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This general expansion can be applied to the spacetime fields of Lorentzian gravity and other types of (bosonic) Lorentzian fields that couple to Lorentzian geometry.</p>
</sec>
<sec id="s6-3">
<title>6.3 Type II TNC geometry</title>
<p>We now show how this general procedure can expand the fields describing a (<italic>d</italic> &#x2b; 1)-dimensional Lorentzian manifold. We focus on the metric description and will briefly comment on the vielbein description. By assumption, the PNR fields <italic>T</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and &#x3a0;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> in the parametrization <xref ref-type="disp-formula" rid="e129">(6.1)</xref> of the Lorentzian metric are considered analytic in <italic>&#x3c3;</italic>, and thus, they admit a Taylor expansion. This means we can write them as follows:<disp-formula id="e139">
<mml:math id="m259">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.11a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e140">
<mml:math id="m260">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.11b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and similarly for the inverse fields<disp-formula id="e141">
<mml:math id="m261">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.12a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e142">
<mml:math id="m262">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.12b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The various tensors in this expansion satisfy orthonormality conditions that follow from expanding <xref ref-type="disp-formula" rid="e130">(6.2)</xref>, which can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. In particular, we can use these relations to solve for the subleading fields in <xref ref-type="disp-formula" rid="e139">(6.11)</xref> in terms of the fields in <xref ref-type="disp-formula" rid="e141">(6.12)</xref>.</p>
<p>Up to next-to-leading order, the expansion features the following fields:<disp-formula id="e143">
<mml:math id="m263">
<mml:mtext>LO&#x2009;fields</mml:mtext>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mtext>NLO&#x2009;fields</mml:mtext>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>along with their inverses. As we will show momentarily, the LO fields precisely exhibit the Galilean transformation rules of the corresponding fields with the same names in type I TNC geometry. In a slight abuse of notation, we have also used the same name <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> as in type I for one of the NLO fields, but this field will generally transform differently in the current notion of TNC geometry. Finally, we now have an extra field &#x3a6;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> at NLO.</p>
<p>Along with their transformations, the collection of these four fields defines type II TNC geometry. As shown in the following equations, this NLO geometric structure allows us to describe the NLO and NNLO actions and equations of motion of NRG owing to the simple form of the LO contributions.</p>
<p>We can find the transformation rules of the expanded fields by performing a similar large <italic>c</italic> expansion in the transformations of the Lorentzian metric and vielbein under diffeomorphisms and local Lorentz transformations. This leads to the following transformations of the LO and NLO fields:<disp-formula id="e144">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.14a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e145">
<mml:math id="m265">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.14b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e146">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.14c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e147">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.14d)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m268">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is the Galilean boost parameter that obeys <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0 and the parameter <italic>&#x3b7;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> arises from subleading boost. Additionally, the notation <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> foreshadows a link to the transformations <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">(5.9)</xref> in the gauging procedure, and the fields <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m270">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m271">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> are the leading and subleading terms in the expansion of the spatial vielbein <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m272">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. We similarly expanded the diffeomorphisms so that <italic>&#x3be;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> is the LO part, whereas the subleading diffeomorphisms are <italic>&#x3b6;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>, which we have decomposed previously as<disp-formula id="e148">
<mml:math id="m273">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.15)</label>
</disp-formula>In these expressions, we used the acceleration and extrinsic curvature tensors:<disp-formula id="e149">
<mml:math id="m274">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.16)</label>
</disp-formula>which will appear in the expanded EH action. It can be easily checked that the transformations of the three fields <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>, <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, and <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e144">(6.14)</xref> reduce to those of the corresponding type I TNC fields in <xref ref-type="disp-formula" rid="e79">(5.22)</xref> when <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is closed.</p>
<p>To write the expanded EH action, we should introduce a connection on type II TNC geometry. At leading order in the expansion of <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m275">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e132">(6.4)</xref>, we recover the torsionful connection <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m276">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e86">(5.27)</xref>:<disp-formula id="e150">
<mml:math id="m277">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This combination is, in some sense, the minimal collection of terms that transforms as an affine connection under diffeomorphisms. Moreover, it follows from the metric compatibility conditions on the PNR connection <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m278">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> that <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m279">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is an NC metric-compatible connection satisfying the properties &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; 0 and &#x2207;<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;&#x3c1;</italic>
</sup> &#x3d; 0. It transforms under local Galilei boosts; therefore, the corresponding curvature tensors will also generically transform under boosts. However, if we start from an action that is invariant under Lorentz boosts, such as the EH action, the expansion will only produce scalar combinations that are invariant under Galilean boosts.</p>
<sec id="s6-3-1">
<title>6.3.1 Type II TNC symmetry algebra and Lie algebra expansion</title>
<p>In <xref ref-type="sec" rid="s5-2-2">Section 5.2.2</xref>, we derived the transformation properties <xref ref-type="disp-formula" rid="e70">(5.17a)</xref> of the type I TNC fields from the gauging of the Bargmann algebra. It turns out that the transformations <xref ref-type="disp-formula" rid="e147">(6.14d)</xref> of the type II TNC fields can likewise be obtained from the gauging of an algebra. The corresponding symmetry algebra follows from an expansion of the Poincar&#xe9; algebra using the general method of Lie algebra expansions.<xref ref-type="fn" rid="fn21">
<sup>21</sup>
</xref>
</p>
<p>Applying the PNR decomposition to the Poincar&#xe9;-valued Cartan connection <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">(5.5)</xref>, we obtain<disp-formula id="e151">
<mml:math id="m280">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.18)</label>
</disp-formula>which contains the relativistic vielbein <italic>T</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m281">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> along with the boost connection <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m282">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and the rotation connection <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m283">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. If we schematically write this Cartan connection as <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m284">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and expand its components as <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m285">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, we will obtain the new generators <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m286">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>n</italic> &#x2265; 0 will be referred to as the level.</p>
<p>Using this expansion of the generators <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m287">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, one obtains an algebra whose non-zero commutation relations are [<xref ref-type="bibr" rid="B60">61</xref>]<disp-formula id="e152">
<mml:math id="m288">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(6.19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We can quotient out all generators with level <italic>n</italic> &#x3e; <italic>L</italic> for some <italic>L</italic>, which amounts to truncating the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion. At the lowest level <italic>L</italic> &#x3d; 0, the algebra is isomorphic to the Galilei algebra, and the gauging of the algebra can be shown to generate the transformation rules of <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>. At the following level <italic>L</italic> &#x3d; 1, the number of generators doubles, and we get a novel algebra that can be shown to lead to the full set of symmetries in <xref ref-type="disp-formula" rid="e144">(6.14)</xref>, which now acts on all of the LO and NLO fields.</p>
<p>The <italic>L</italic> &#x3d; 1 truncation of the algebra <xref ref-type="disp-formula" rid="e152">(6.19)</xref> does not have the Bargmann algebra as a subalgebra because the would-be Bargmann extension <italic>H</italic>
<sup>(1)</sup> is not central as it has non-zero commutator with the Galilean boosts <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m289">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>. We can obtain the Bargmann algebra as a quotient of the <italic>L</italic> &#x3d; 1 algebra by the ideal spanned by <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m290">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>. Although the Bargmann algebra encodes the local symmetries of type I TNC geometry, this algebra can be considered the &#x201c;type II Bargmann algebra&#x201d; associated with type II TNC geometry. As discussed in <xref ref-type="disp-formula" rid="e146">(6.14c)</xref>, the corresponding transformations agree on torsionless geometries, but they are generically distinct.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6-4">
<title>6.4 Expanding the EH action</title>
<p>We now have all ingredients in place to find the LO, NLO, and NNLO terms in the expansion of the EH action following the methods outlined in <xref ref-type="sec" rid="s6-2">Section 6.2</xref>. Following the PNR parametrization <xref ref-type="disp-formula" rid="e129">(6.1)</xref> and the expansion <xref ref-type="disp-formula" rid="e140">(6.11)</xref>, we obtain a theory that is expressed in terms of the LO and NLO fields:<disp-formula id="e153">
<mml:math id="m291">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The NNLO fields <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m292">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> also enter in the NNLO EH action, but as shown in the following sections, they only play a limited role, implementing a particular constraint.</p>
<p>Following the general form <xref ref-type="disp-formula" rid="e135">(6.7)</xref>, the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of the EH Lagrangian reads<disp-formula id="e154">
<mml:math id="m293">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>EH</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NLO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NNLO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To compute the first terms in this expansion, we use the PNR form <xref ref-type="disp-formula" rid="e131">(6.3)</xref> of the EH action, the large <italic>c</italic> expansions of the metric variables in <xref ref-type="disp-formula" rid="e139">(6.11)</xref>, and the choice of connection in <xref ref-type="disp-formula" rid="e150">(6.17)</xref>. We review the main results in the following paragraphs, referring to [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] for more detail.</p>
<p>The LO action is<disp-formula id="e155">
<mml:math id="m294">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>64</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.22)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m295">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>det</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> as usual. This LO action is manifestly invariant under Galilean boosts. Its variation takes the following form:<disp-formula id="e156">
<mml:math id="m296">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.23)</label>
</disp-formula>where the leading order equations of motion are<disp-formula id="e157">
<mml:math id="m297">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.24a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e158">
<mml:math id="m298">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.24b)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These equations imply <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3c3;</italic>
</sup>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3c1;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bd;&#x3c3;</italic>
</sub> &#x3d; 0. As the latter is a sum of squares, it implies <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3c3;</italic>
</sup>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3c1;</italic>
</sub> &#x3d; 0 or equivalently <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, which is the TTNC condition discussed in <xref ref-type="sec" rid="s5-2-3">Section 5.2.3</xref>. Hence, the on-shell geometry arising from the expansion is a TTNC geometry [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. The LO equations of motion <xref ref-type="disp-formula" rid="e157">(6.24)</xref> vanish identically once the TTNC condition is imposed.</p>
<p>The NLO Lagrangian then takes the form<disp-formula id="e159">
<mml:math id="m299">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.25)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m300">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m301">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are the LO EOMs given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e157">(6.24)</xref>. As the latter is equivalent to the TTNC condition, we can write the NLO action as the first term in <xref ref-type="disp-formula" rid="e159">(6.25)</xref> together with a Lagrange multiplier term <italic>&#x3c7;</italic>
<sub>
<italic>&#x3c1;&#x3c3;</italic>
</sub> <italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c1;&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sup>
<italic>&#x3c3;&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, enforcing the TTNC condition.<xref ref-type="fn" rid="fn22">
<sup>22</sup>
</xref> The resulting NLO Lagrangian also has Galilean symmetries, and we will refer to its dynamics as Galilean gravity. This theory was also studied in [<xref ref-type="bibr" rid="B61">62</xref>] using first-order formalism. Equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e159">6.25</xref> can be related to the Lagrangian appearing in that work by a specific choice of the undetermined Lagrange multipliers.</p>
<p>Following the general observation around Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e137">6.9</xref>, the leading order equations of motion are included in the NLO Lagrangian as the equations of motion of the NLO fields <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and &#x3a6;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>. The NLO equations of motion of the LO fields <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> are<disp-formula id="e160">
<mml:math id="m302">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.26a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e161">
<mml:math id="m303">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.26b)</label>
</disp-formula>where the dots denote terms that vanish on the shell upon using the <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and &#x3a6;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> equations of motion or equivalently upon imposing the TTNC condition.</p>
<p>Finally, the NNLO Lagrangian requires considerably further algebra. Its form is the simplest when we add a Lagrange multiplier to enforce the TTNC condition.<xref ref-type="fn" rid="fn23">
<sup>23</sup>
</xref> We refer to the result as the NRG Lagrangian:<disp-formula id="e162">
<mml:math id="m304">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NRG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2227;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x30c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(6.27)</label>
</disp-formula>where &#x3a6; &#x2261; &#x2212; <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is the Newtonian potential. The resulting EOMs can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>].</p>
<p>We remark that the NRG Lagrangian can also be obtained <italic>via</italic> another method. This alternative route employs the type II TNC gauge symmetries and constructs the unique (up to a cosmological constant) two-derivative action respecting this symmetry, starting with the correct kinetic term required for Newton&#x2019;s law of gravitation and then completing the full action. This was first carried out in [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] and elaborated on in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], and we refer to these studies for details, including the form of the EOMs. As expected, the two Lagrangians are identical. The main difference in their appearances arises from the slightly different geometric variables used in each because the gauging construction naturally leads to manifestly Galilean boost invariant quantities. Depending on taste and type of application, one can work with either one of them.</p>
</sec>
<sec id="s6-5">
<title>6.5 Newton&#x2019;s Poisson equation</title>
<p>We will now show how the NRG action <xref ref-type="disp-formula" rid="e162">(6.27)</xref> yields the Poisson equation of Newtonian gravity when it is coupled to a massive non-relativistic particle. In this way, we show that type II TNC geometry, particularly action <xref ref-type="disp-formula" rid="e162">(6.27)</xref>, provides an off-shell formulation of Newtonian gravity.</p>
<p>We start by considering the large <italic>c</italic> expansion of the Lorentzian particle Lagrangian:<disp-formula id="e163">
<mml:math id="m305">
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.28)</label>
</disp-formula>where <italic>X</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>(<italic>&#x3bb;</italic>) are embedding scalars and <italic>&#x3bb;</italic> is the geodesic parameter. We expand the metric according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e129">(6.1)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e139">(6.11a)</xref>, as performed previously. In addition, we now need to expand the embedding scalars according to the general expression <xref ref-type="disp-formula" rid="e134">(6.6)</xref>, which gives<disp-formula id="e164">
<mml:math id="m306">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.29)</label>
</disp-formula>This is necessary because the equations of motion for <italic>X</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> would, otherwise, be overconstrained. Then, the resulting LO Lagrangian is just<disp-formula id="e165">
<mml:math id="m307">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.30)</label>
</disp-formula>whereas the NLO Lagrangian becomes (up to a boundary term)<disp-formula id="e166">
<mml:math id="m308">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NLO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The latter is the Lagrangian of a particle on a type II TNC geometry. Again, it can be checked that the LO EOM is correctly reproduced by the EOMs of <italic>y</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> in the subleading Lagrangian.</p>
<p>On a fixed torsionless NC background, the action <xref ref-type="disp-formula" rid="e166">(6.31)</xref> is the same as the standard point particle action <xref ref-type="disp-formula" rid="e104">(5.45)</xref> on a torsionless type I TNC geometry [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B53">54</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B62">63</xref>]. We also emphasize that the LO term in the expansion of the particle action <xref ref-type="disp-formula" rid="e163">(6.28)</xref> is of order <italic>c</italic>
<sup>2</sup> so that it couples to the NNLO gravity action. Likewise, the NLO particle action only couples to the N<sup>3</sup>LO gravity action, where it will source NNLO fields. This means we can solve the geodesic equation at a given order in 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> on a background whose fields were determined at the previous order. For example, at order <italic>c</italic>
<sup>2</sup> of the geodesic equation, the equation of motion of <italic>x</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>, shows that <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. The coupling of <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m309">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to NRG leads to the equation of NC gravity as originally formulated by Trautman. We solve this equation for the NC variables. Then, at the following order <italic>c</italic>
<sup>0</sup>, we solve for the embedding scalars in the geodesic equation (Newton&#x2019;s law) obtained by varying <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m310">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NLO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to <italic>x</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>. Then, this solution sources the Einstein equations at order <italic>c</italic>
<sup>0</sup>.</p>
<p>Thus, we consider the NRG Lagrangian <xref ref-type="disp-formula" rid="e162">(6.27)</xref> coupled to the LO point particle Lagrangian <xref ref-type="disp-formula" rid="e165">(6.30)</xref>. The <italic>x</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup> equation enforces absolute time <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. In general, the equations of motion of the NRG part of the Lagrangian can be shown [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] as follows:<disp-formula id="e167">
<mml:math id="m311">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.32)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m312">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m313">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are proportional to the responses of varying the matter action with respect to <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, respectively, as reviewed in more detail in <xref ref-type="sec" rid="s7-1">Section 7.1</xref>.</p>
<p>In the case at hand, the sources that follow from the LO particle action are<disp-formula id="e168">
<mml:math id="m314">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.33)</label>
</disp-formula>and <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m315">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. The equations of motion of the NRG action <xref ref-type="disp-formula" rid="e162">(6.27)</xref> are coupled to the point particle action <xref ref-type="disp-formula" rid="e165">(6.30)</xref>and then reproduce the covariant form of the Newtonian Poisson equation:<disp-formula id="e169">
<mml:math id="m316">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6.34)</label>
</disp-formula>with <italic>&#x3c1;</italic> &#x3d; <italic>m&#x222b;d&#x3bb;&#x3b4;</italic>(<italic>x</italic> &#x2212; <italic>x</italic>(<italic>&#x3bb;</italic>))/<italic>e</italic> (in the gauge <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m317">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>). In addition to these NC equations of motion, there are additional decoupled equations of motion for the field &#x3a6;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> and the Lagrange multiplier. It is also important to stress that <italic>&#x3c1;</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e169">(6.34)</xref> is not a Bargmann mass density but rather the leading contribution to the energy density. Overall, we see that the NRG action (6.27) for type II TNC geometry provides a complete off-shell description of NC gravity with a point particle source.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s7">
<title>7 Other aspects of NRG</title>
<p>This section discusses further properties of the large speed of light expansion of general relativity. This discussion is non-exhaustive, and we will comment on other aspects and directions in <xref ref-type="sec" rid="s8">Section 8</xref>.</p>
<sec id="s7-1">
<title>7.1 Expansion of matter sources</title>
<p>We already discussed the non-relativistic particle coupling to NRG in <xref ref-type="sec" rid="s6-5">Section 6.5</xref>. Here, we present some highlights of the large speed of light expansion of more general matter couplings. These expansions can be obtained by applying the same methods used for the EH Lagrangian to a generic matter Lagrangian. The matter actions that we obtain in this way act as sources for gravity in the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion, particularly for the NRG Lagrangian <xref ref-type="disp-formula" rid="e162">(6.27)</xref>.</p>
<p>The expansion of a generic matter Lagrangian takes the following form:<disp-formula id="e170">
<mml:math id="m318">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(7.1)</label>
</disp-formula>At each order <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m319">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, we define matter currents as responses to variations of the geometric fields. For example,<disp-formula id="e171">
<mml:math id="m320">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mat</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.2)</label>
</disp-formula>In this way, one can get the EOMs of the sourced gravity coupled to matter at any order in the large <italic>c</italic> expansion [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. In particular, if we define the EOMs from the variations of the N<sup>
<italic>n</italic>
</sup>LO gravity Lagrangian with respect to <italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;&#x3b2;</italic>
</sub> and <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub> for <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m321">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> as<disp-formula id="e172">
<mml:math id="m322">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.3)</label>
</disp-formula>we get the following sourced EOMs at any order 2<italic>m</italic> &#x2265;&#x2212;6:<disp-formula id="e173">
<mml:math id="m323">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The equations of motion and currents for the higher-order fields are defined analogously. Relatedly, one can derive the Ward identities resulting from various gauge invariances, see [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] for details. Amongst other things, these Ward identities provide the non-relativistic analog of the conservation of the relativistic energy-momentum tensor.</p>
<p>A few remarks are in order. Recall that the LO EOMs <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m324">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m325">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are equivalent to <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0. To avoid spacetimes, which violate the twistless torsion condition <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0, we must have matter actions such that the overall scaling <italic>N</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e170">(7.1)</xref> is at most equal to four, so that <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m326">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> and no violation of the twistless torsion condition is sourced. Hansen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] showed that <italic>N</italic> &#x2264; 4 for all examples considered, including the large <italic>c</italic> expansion of a real or complex scalar field, the Maxwell field, and fluids. The non-relativistic point particle case discussed in <xref ref-type="sec" rid="s6-5">Section 6.5</xref> corresponds to <italic>N</italic> &#x3d; 2.</p>
<p>Thus, the matter sector determines whether the geometry has torsion or not. This is seen, for example, in the expansion of perfect fluids, for which different regimes depend on how we expand the energy and pressure as a function of 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup>. Furthermore, Hansen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] discussed the resulting actions for various field theory examples, a complex and real scalar field, and electrodynamics. In particular, the expansion of a complex scalar field coupled to GR leads to the Lagrangian for the Schr&#xf6;dinger&#x2013;Newton equation. This off-shell description of the Schr&#xf6;dinger&#x2013;Newton system includes fields whose equations of motion inform us that the clock one-form must be closed. Furthermore, in the case of Maxwell&#x2019;s theory, there are two limits (a magnetic and an electric limit, see [<xref ref-type="bibr" rid="B63">64</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B66">67</xref>]) depending on how we expand the gauge connection. One can obtain the Lagrangian descriptions for both using this procedure.</p>
</sec>
<sec id="s7-2">
<title>7.2 Strong gravity expansion of the Schwarzschild metric</title>
<p>One way to generate solutions of NRG is by considering the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of solutions of GR. To illustrate this, we now discuss the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of the Schwarzschild solution. Interestingly, this can be performed in two interesting ways: through a weak field expansion related to the post-Newtonian expansion or through a strong field expansion that leads to an exact torsionful solution of NRG. Although the precise physical interpretation of this latter expansion remains under construction, the fact that NRG includes solutions with torsion (so that time is no longer absolute) shows that it is richer than just Newtonian gravity.</p>
<p>Consider the Schwarzschild metric, including factors of <italic>c</italic>:<disp-formula id="e174">
<mml:math id="m327">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As first noticed in [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], we can perform two different expansions, both physically relevant, depending on how we treat the mass parameter <italic>m</italic> as a function of <italic>c</italic>
<sup>2</sup>. The first option is to consider <italic>m</italic> constant in <italic>c</italic>
<sup>2</sup> as we expand. Using (6.1) and (6.11), we see that the resulting types II TNC fields are as follows:<disp-formula id="e175">
<mml:math id="m328">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.6a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e176">
<mml:math id="m329">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.6b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e177">
<mml:math id="m330">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.6c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e178">
<mml:math id="m331">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.6d)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This is a flat torsionless NC spacetime with non-zero subleading fields <italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> and &#x3a6;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>. It can be verified that this is a vacuum solution of the NRG equations of motion. The solution has zero torsion and is expressed in terms of the Newtonian potential &#x3a6; &#x3d; &#x2212;<italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>m</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;<italic>Gm</italic>/<italic>r</italic>. This geometry receives non-trivial corrections in subleading order.</p>
<p>In the second approach, we take the mass to be of order <italic>c</italic>
<sup>2</sup>, so that <italic>M</italic> &#x3d; <italic>m</italic>/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> is constant in <italic>c</italic>
<sup>2</sup>, as in [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. This provides an approximation of GR that is distinct from the post-Newtonian expansion. In this case, the expansion terminates at NLO, and the resulting geometry is described by the following type II TNC fields:<disp-formula id="e179">
<mml:math id="m332">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.7a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e180">
<mml:math id="m333">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.7b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e181">
<mml:math id="m334">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.7c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e182">
<mml:math id="m335">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.7d)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This is a torsionful NC spacetime. It is a vacuum solution of the equations of motion of the NLO EH Lagrangian <xref ref-type="disp-formula" rid="e159">(6.25)</xref>, which describes Galilean gravity, as it does not involve the subleading fields. This strong gravity expansion of the Schwarzschild metric cannot be captured by Newtonian gravity because it has non-zero torsion. However, it can be described as a torsionful NC geometry. Studying the geodesics in this novel geometry, one can show that the three classical tests of GR&#x2014;perihelion precession, deflection of light, and gravitational red-shift&#x2014;are passed perfectly [<xref ref-type="bibr" rid="B60">61</xref>]. Thus, it is possible to have a non-relativistic causal structure and still correctly include the effects of gravitational time dilation, albeit in a conceptually different way from that in GR.</p>
<sec id="s7-2-1">
<title>7.2.1 Other solutions</title>
<p>We also mention here some other types of solutions that have been studied in the literature. One can consider the Tolman&#x2013;Oppenheimer&#x2013;Volkoff fluid, where it turns out that the TOV equation can be derived entirely from the NR framework. Another interesting case is that of cosmological solutions, where one can show that the FLRW spacetime is also an exact solution of NRG.</p>
<p>One important remark is that the results of the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of a given Lorentzian spacetime can depend on the coordinate chart used to construct the expansion. Given two different charts on a Lorentzian spacetime related by a diffeomorphism that is not analytic in <italic>c</italic>, the expansion of the spacetime in these charts will yield distinct non-relativistic spacetimes, which are not related by gauge transformations. An example is the expansion of flat spacetime in the usual Minkowski coordinates <italic>versus</italic> Rindler coordinates, leading to non-gauge-equivalent NC geometries.</p>
<p>As an additional example of the dependence of the expansion on the scaling we choose for the parameters in a solution, we consider two inequivalent 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansions of AdS<sub>
<italic>d</italic>&#x2b;1</sub>. In global coordinates and with explicit factors of <italic>c</italic>, the AdS<sub>
<italic>d</italic>&#x2b;1</sub> metric is<disp-formula id="e183">
<mml:math id="m336">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.8)</label>
</disp-formula>where <italic>l</italic> is the AdS radius, <italic>&#x3c1;</italic> &#x3e; 0 is dimensionless, and <italic>t</italic> has dimensions of time. The corresponding type II TNC geometry can be read off as follows:<disp-formula id="e184">
<mml:math id="m337">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.9a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e185">
<mml:math id="m338">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.9b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e186">
<mml:math id="m339">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.9c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e187">
<mml:math id="m340">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.9d)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Obviously, the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion terminates immediately. This is a torsionful NC spacetime. Likewise, the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of AdS in Poincar&#xe9; coordinates also leads to a torsionful type II TNC geometry.</p>
<p>Conversely, if we do the coordinate transformation <italic>r</italic> &#x3d; <italic>l</italic>&#x2009;sinh&#x2009;<italic>&#x3c1;</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e183">(7.8)</xref>, we obtain the metric<disp-formula id="e188">
<mml:math id="m341">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This metric describes the static patch of de Sitter if we replace <italic>l</italic>
<sup>2</sup> with &#x2212;<italic>l</italic>
<sup>2</sup>. Then, if we define <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m342">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>H</italic> is independent of <italic>c</italic>, we find<disp-formula id="e189">
<mml:math id="m343">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2213;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.11)</label>
</disp-formula>where the upper sign is for AdS and the lower sign is for dS. Expanding this to NLO, the resulting type II TNC geometry is<disp-formula id="e190">
<mml:math id="m344">
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7.12)</label>
</disp-formula>where &#x3a6;<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is omitted, and we transformed to Cartesian coordinates. This TNC geometry is known as the Newton&#x2013;Hooke spacetime. Grosvenor et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B67">68</xref>] showed that such a spacetime could be written in the form of a non-relativistic FLRW geometry with flat spatial slices by a sequence of NC gauge transformations. Furthermore, they were related to a null reduction of a pp-wave geometry in [<xref ref-type="bibr" rid="B68">69</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s7-3">
<title>7.3 Odd powers in 1/<italic>c</italic>
</title>
<p>So far, we have focused on even powers of 1/<italic>c</italic> in our large <italic>c</italic> expansion. This is a consistent subsector in the purely gravitational sector. In earlier work [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], using a weak field assumption along with physical constraints on the energy-momentum tensor, odd terms only appear at subleading orders beyond the 1PN order in post-Newtonian expansions. A complete analysis of odd powers, including ones that can appear at pre-Newtonian orders and going beyond the weak field assumption, was performed in [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. The motivation for this is that an energy-momentum tensor that sources torsion can also source the leading-order odd term in the metric at order <italic>c</italic>
<sup>1</sup> when there is dynamics. Another motivation is that a solution such as the Kerr metric admits several 1/<italic>c</italic> expansions depending on how one scales the mass and angular momentum, and some of these lead to odd powers in 1/<italic>c</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. Finally, odd powers in 1/<italic>c</italic> can capture retardation effects.</p>
<p>The starting point of [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>] follows from writing the line element as follows:<disp-formula id="e191">
<mml:math id="m345">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(7.13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The authors of [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>] then obtain the LO equations of motion of the LO physical fields, which consist of a scalar potential &#x3a8;, a vector potential <italic>C</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, and a spatial metric <italic>k</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub>. When these fields are time-independent, they can be shown to be solutions to the Einstein equations for stationary metrics. Interestingly, when we allow time dependence, the LO fields satisfy the same equations as when no time dependence is involved. This means that the time dependence sits in the integration &#x201c;constants&#x201d; when solving the Einstein equations for stationary metrics. These time-dependent integration constants source the following subleading equations. Thus, we can view the 1/<italic>c</italic> expansion as an expansion around a stationary GR solution, which has been illustrated for the Kerr metric in [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. Similarly, the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion can be viewed as an expansion around a static sector of GR [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s8">
<title>8 Discussion</title>
<p>In this review, we have emphasized introducing the reader to the various notions of NC geometry and how they enter the non-relativistic expansions of general relativity. We only mentioned a few applications, but there are numerous further developments and extensions related to the topic of this review, which we briefly mention here.</p>
<sec id="s8-1">
<title>8.1 Connection to the post-Newtonian expansion</title>
<p>The post-Newtonian expansion is performed in harmonic gauge. The Einstein equations can be formally integrated using a retarded Green&#x2019;s function (to obey a no-incoming-radiation boundary condition in the past). Then, one solves this integral equation by performing a 1/<italic>c</italic> expansion (in a large but finite region containing the source) and a <italic>G</italic> expansion (outside the source) and matching the two in their overlap region. However, a calculational scheme that allows one to do this in an arbitrary gauge does not currently exist.</p>
<p>The covariant 1/<italic>c</italic> expansion seems the ideal starting point to generalize the existing approaches, such as the ones by Blanchet&#x2013;Damour and Will&#x2013;Wiseman. However, this would be very reminiscent of what is sometimes called the &#x201c;classic&#x201d; approach. The latter has been abandoned because the 1/<italic>c</italic> expansion beyond the 1PN order has a finite regime of validity, so one cannot impose asymptotic boundary conditions on the 1/<italic>c</italic> solution. Nevertheless, we want to advocate a hybrid approach that combines the Blanchet&#x2013;Damour or the Will&#x2013;Wiseman approach with the classic approach. We refer to [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>] for more details.</p>
</sec>
<sec id="s8-2">
<title>8.2 Carroll expansion of gravity</title>
<p>The study of the small speed of light limit and expansion of GR goes back to [<xref ref-type="bibr" rid="B69">70</xref>] and later [<xref ref-type="bibr" rid="B70">71</xref>]. This expansion is also called an ultra-local or Carroll expansion because the Poincar&#xe9; group contracts to the Carroll group [<xref ref-type="bibr" rid="B71">72</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B73">74</xref>] in the <italic>c</italic> &#x2192; 0 limit. The systematic study of the small speed of light expansion of GR, paralleling the approach of [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], was recently obtained in [<xref ref-type="bibr" rid="B74">75</xref>], to which we refer for further references on Carroll geometry and Carrollian gravity theories. Interestingly, although the LO action in the large <italic>c</italic> expansion is just the TTNC condition, in the Carroll expansion, the LO action already involves non-trivial (though ultra-local) dynamics.</p>
</sec>
<sec id="s8-3">
<title>8.3 Other formulations</title>
<p>Different approaches to frame and/or first-order formulations of non-relativistic (and ultra-local) limits and expansions of gravity have been considered in [<xref ref-type="bibr" rid="B61">62</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B74">75</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B76">77</xref>]. Furthermore, the Palatini action for GR was reformulated in [<xref ref-type="bibr" rid="B59">60</xref>] in terms of moving frames that exhibit local Galilean covariance in a large speed of light expansion.</p>
<p>There are also interesting connections between the 1 &#x2b; 3 formulation used in GR and the non-relativistic expansion. A 1 &#x2b; 3 formulation of Newton&#x2019;s equations was discussed in [<xref ref-type="bibr" rid="B77">78</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="B78">78</xref>] and applied to cosmology in [<xref ref-type="bibr" rid="B79">80</xref>]. The relation to the 1 &#x2b; 3 formulation was performed more systematically in [<xref ref-type="bibr" rid="B80">81</xref>], extending the computation of the effective Lagrangian to a higher order and making some new all-order observations.</p>
</sec>
<sec id="s8-4">
<title>8.4 NR gravity models in two and three spacetime dimensions</title>
<p>For GR, special types of models exist when considering NRG in two and three spacetime dimensions. Three-dimensional CS theories of NRG based on extended Galilei algebras were first obtained in [<xref ref-type="bibr" rid="B81">82</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B83">84</xref>] and further studied and generalized in [<xref ref-type="bibr" rid="B84">85</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B88">89</xref>]. Likewise, non-relativistic (and Carrollian) versions of JT gravity were first given in [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B90">91</xref>] and generalized in [<xref ref-type="bibr" rid="B91">92</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s8-5">
<title>8.5 Non-relativistic string theory</title>
<p>The topic of non-relativistic string theory is an entire subject on its own, although closely related to that of the present review. Therefore, we refer the reader to a recent review article [<xref ref-type="bibr" rid="B92">93</xref>] that, besides the present review article, is part of a larger set of reviews related to modern developments in non-relativistic physics. Non-relativistic string theory on flat spacetime was first formulated in [<xref ref-type="bibr" rid="B93">94</xref>]. A natural question, which has only been recently addressed, motivated largely by the developments reviewed here, is the question of what type of curved target spacetime geometry non-relativistic strings move in. This study was initiated in [<xref ref-type="bibr" rid="B94">95</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B96">97</xref>], and we refer to the review [<xref ref-type="bibr" rid="B92">93</xref>] for a complete set of references. See also [<xref ref-type="bibr" rid="B97">98</xref>] for a derivation of type I torsional string Newton&#x2013;Cartan (TSNC) geometry along similar lines as those presented in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>, using both the perspective of the limit and null reduction of relativistic string actions, as well as the gauging of the so-called fundamental string Galilei algebra. Moreover, the stringy analog of type II TNC, called type II TSNC, was recently discussed in [<xref ref-type="bibr" rid="B98">99</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B99">100</xref>]. We also note that when quantizing non-relativistic string theory, one finds low-energy effective actions [<xref ref-type="bibr" rid="B100">101</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B103">104</xref>] similar to the type I TNC actions described in this review, though they involve different geometric fields.</p>
</sec>
<sec id="s8-6">
<title>8.6 Non-relativistic holography</title>
<p>Non-relativistic, or more generally non-Lorentzian, geometry and gravity play a role in non-AdS holography. In its original form, the AdS/CFT correspondence relates a relativistic bulk gravity to a corresponding dual (conformal) relativistic field theory living on the boundary. Beyond this, roughly three other classes of dualities have been found involving some types of non-Lorentzian geometry. The first is the appearance of non-Lorentzian geometry on the boundary. This was uncovered in the context of Lifshitz holography, which led to the discovery of a torsionful generalization of NC geometry [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. The reason that NC geometry appears is that light cones open up as one approaches the boundary. This observation spurred many of the subsequent developments in non-relativistic geometry.</p>
<p>Additionally, it has been suggested that non-relativistic field theories have perhaps a more natural holographic realization with NRG theories in the bulk [<xref ref-type="bibr" rid="B83">84</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B104">105</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B106">107</xref>]. This also seems to be the case for the holographic bulk duals of Spin Matrix Theory [<xref ref-type="bibr" rid="B107">108</xref>], which are quantum-mechanical theories obtained from near-BPS limits of AdS<sub>5</sub>/CFT<sub>4</sub>. On the string theory side, these are described by novel non-relativistic worldsheet models [<xref ref-type="bibr" rid="B95">96</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B108">109</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B111">112</xref>], which in the low-energy limit are expected to be described by dynamical non-Lorentzian gravity theories. Finally, we mention that there also exists an example [<xref ref-type="bibr" rid="B112">113</xref>] of a non-relativistic bulk gravity theory with a scale-invariant relativistic field theory on the boundary.</p>
</sec>
<sec id="s8-7">
<title>8.7 Supersymmetry</title>
<p>A natural generalization to consider is supersymmetric extensions of NRG. This is especially relevant in view of the connection of NC gravity with string theory and holography and using supersymmetric localization techniques for non-relativistic field theories. We refer to the recent review article in [<xref ref-type="bibr" rid="B113">114</xref>], which is also connected to the present review. Bergshoeff and Rosseel provided an overview of the different non-Lorentzian supergravity theories in diverse dimensions constructed in recent years.</p>
</sec>
<sec id="s8-8">
<title>8.8 Generalizations</title>
<p>Furthermore, we mention here several further generalizations involving some types of NRG. Hartong and Obers [<xref ref-type="bibr" rid="B48">49</xref>] showed that TNC geometry is a natural geometrical framework underlying Ho&#x159;ava&#x2013;Lifshitz gravity with manifest diffeomorphism invariance. This connection was further studied in [<xref ref-type="bibr" rid="B51">52</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B83">84</xref>]. A teleparallel version of NC gravity was considered in [<xref ref-type="bibr" rid="B114">115</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B115">116</xref>], whereas a non-relativistic MacDowell&#x2013;Mansouri type approach was considered in [<xref ref-type="bibr" rid="B116">117</xref>]. A generalization of NRG for arbitrary co-dimension foliation was presented in [<xref ref-type="bibr" rid="B117">118</xref>]. Two further generalizations include a non-relativistic version of spin-3 CS gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B118">119</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B119">120</xref>] and multi-metric gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B120">121</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s8-9">
<title>8.9 Field theory applications</title>
<p>Another point worth mentioning is that TNC geometry plays an important role as the natural background geometry [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B121">122</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B122">123</xref>] in non-relativistic field theories, which are ubiquitous in condensed matter and biological systems. Further applications, involving energy-momentum tensors, Ward identities, hydrodynamics, and anomalies in the context of non-relativistic field theories, can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B57">58</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B123">124</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B127">128</xref>]. Last but not least, the use of type II TNC is expected to be important to further examine the physics of non-relativistic quantum matter in non-trivial, non-relativistic spacetime geometry. Developing this framework could allow addressing new signals at low energies for quantum matter in gravitational backgrounds and studying composite systems with potentially measurable decoherence effects.</p>
<p>Overall, we conclude that the field of non-relativistic and generally non-Lorentzian gravity and its relation to field theory, gravity, and string theory remains growing in scope. Each of the exciting research lines mentioned previously is expected to develop further in the coming years.</p>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s9">
<title>Author contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct, and intellectual contribution to the work and approved it for publication.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Funding</title>
<p>The work of JH was supported by the Royal Society University Research Fellowship &#x201c;Non-Lorentzian Geometry in Holography&#x201d; (Grant No. UF160197). The work of NO was supported in part by the project &#x201c;Towards a deeper understanding of black holes with non-relativistic holography&#x201d; of the Independent Research Fund Denmark (Grant No. DFF-6108-00340). The work of NO and GO was furthermore supported by the Villum Foundation Experiment Project 00023086 and the VR project (Grant No. 2021-04013).</p>
</sec>
<ack>
<p>We thank Emil Have, J&#xf8;rgen S. Musaeus, and Benjamin T. S&#xf8;gaard for useful discussions and Dennis Hansen for collaboration on many of the results reviewed here.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s11">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s12">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s13">
<title>Supplementary material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2023.1116888/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2023.1116888/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="DataSheet1.pdf" id="SM1" mimetype="application/pdf" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<fn-group>
<fn id="fn1">
<label>1</label>
<p>In addition to this introduction, many more relevant and important works will be mentioned in the following sections and the final discussion section. We also refer the reader to the companion reviews on other topics in applications of non-relativistic (more generally non-Lorentzian) geometry [<xref ref-type="bibr" rid="B78">78</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B128">129</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B129">130</xref>].</p>
</fn>
<fn id="fn2">
<label>2</label>
<p>The works of Trautman can be found at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://trautman.fuw.edu.pl/publications/scientific-articles.html">http://trautman.fuw.edu.pl/publications/scientific-articles.html</ext-link>. The first reference [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] is in French. The second reference [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] is a chapter from a book (see in particular <xref ref-type="sec" rid="s5-3">Section 5.3</xref>), and it basically reviews the contents of [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] with slightly more detail. The later paper [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] is essentially an English version of [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p>
</fn>
<fn id="fn3">
<label>3</label>
<p>In [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], it is shown that Newtonian gravity, as defined under point 5 of Trautman&#x2019;s axiomatic definition (plus a cosmological constant), is unique in that it follows from points 1 to 3, as well as the second equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2.2)</xref> and some general assumptions about the structure of the equation and the matter content.</p>
</fn>
<fn id="fn4">
<label>4</label>
<p>We do not allow for non-contractible closed timelike loops so that <italic>&#x3c4;</italic> is exact when it is closed.</p>
</fn>
<fn id="fn5">
<label>5</label>
<p>As shown in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>, the 1/<italic>c</italic> expansion of Einstein&#x2019;s equations rules out the possibility that <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x2260; 0.</p>
</fn>
<fn id="fn6">
<label>6</label>
<p>The relaxed Einstein equations are equivalent to Einstein&#x2019;s equations but written in terms of a different variable <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m346">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>&#x3b7;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is the Minkowski metric. Furthermore, this formulation only works in harmonic gauge for which <italic>&#x2202;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>k</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> &#x3d; 0.</p>
</fn>
<fn id="fn7">
<label>7</label>
<p>See [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] and references therein. An alternative approach to solving this integral equation is the Will&#x2013;Wiseman approach, see [<xref ref-type="bibr" rid="B31">34</xref>] and references therein.</p>
</fn>
<fn id="fn8">
<label>8</label>
<p>By strong gravity, we mean a regime where the clock one-form <italic>&#x3c4;</italic> obeys <italic>&#x3c4;</italic> &#x2227; <italic>d&#x3c4;</italic> &#x3d; 0 but <italic>d&#x3c4;</italic> &#x2260; 0 so that there is a non-trivial NC lapse function (describing an NC geometry with gravitational time dilation).</p>
</fn>
<fn id="fn9">
<label>9</label>
<p>See, for example, the review paper in [<xref ref-type="bibr" rid="B130">131</xref>] for details about the Lorentzian Eisenhart lift.</p>
</fn>
<fn id="fn10">
<label>10</label>
<p>They are also sometimes referred to as Milne boosts.</p>
</fn>
<fn id="fn11">
<label>11</label>
<p>Type I Newton&#x2013;Cartan geometry with torsion can also be derived from the Noether procedure [<xref ref-type="bibr" rid="B131">132</xref>].</p>
</fn>
<fn id="fn12">
<label>12</label>
<p>See also the recent reviews in [<xref ref-type="bibr" rid="B66">67</xref>] for more background on non-Lorentzian geometries, in general, and [<xref ref-type="bibr" rid="B132">133</xref>] for a more mathematical perspective on the gauging procedure.</p>
</fn>
<fn id="fn13">
<label>13</label>
<p>Strictly speaking, once we work with the <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m347">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> transformations, we are no longer gauging the Poincar&#xe9; algebra, but we are passing to the Cartan geometry modeled on the Klein pair consisting of the Poincar&#xe9; algebra and the Lorentz algebra generated by <italic>M</italic>
<sub>
<italic>AB</italic>
</sub>. See [<xref ref-type="bibr" rid="B132">133</xref>] for more details.</p>
</fn>
<fn id="fn14">
<label>14</label>
<p>This is because setting to zero some of the curvatures in <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m348">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> identifies <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m349">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <italic>&#x3b4;</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">(5.9)</xref> for those fields that are not fixed by the curvature constraints. There is no need for the <italic>&#x3b4;</italic> and <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m350">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> transformations to coincide.</p>
</fn>
<fn id="fn15">
<label>15</label>
<p>We refer the reader to <xref ref-type="sec" rid="s2">Sections 2&#x2013;7</xref> in [<xref ref-type="bibr" rid="B44">45</xref>] for further details relevant to this subsection.</p>
</fn>
<fn id="fn16">
<label>16</label>
<p>As before, the connection (5.35) is not invariant under all local symmetries, so it is strictly speaking not an affine connection in the regular sense. In particular, not all of its curvature tensors will be invariant under local symmetries. However, this potential problem is circumvented by explicitly checking that all actions we consider are invariant under non-manifest gauge symmetries. Often, this is guaranteed by their origin as a limit or reduction of a Lorentz-invariant action.</p>
</fn>
<fn id="fn17">
<label>17</label>
<p>The powers of <italic>c</italic> follow from the fact that in our <italic>c</italic>-expansion, we have <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m351">
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
<fn id="fn18">
<label>18</label>
<p>This is defined up to terms proportional to <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup> because <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup>
<italic>&#x3b4;h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; 0 as a result of <italic>v</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>h</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; 0.</p>
</fn>
<fn id="fn19">
<label>19</label>
<p>The overall factor of <italic>c</italic>
<sup>6</sup> arises from a combination of a factor of <italic>c</italic>
<sup>2</sup> from the rewriting of the Levi&#x2013;Civita Ricci scalar to the PNR Ricci scalar and a factor of <italic>c</italic>
<sup>4</sup> from the dimensional prefactors of the action and the square root of the metric determinant.</p>
</fn>
<fn id="fn20">
<label>20</label>
<p>Similarly, a variant of this rewriting of the EH action with a slightly different adapted connection [<xref ref-type="bibr" rid="B133">134</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B134">135</xref>] can be used to perform a small speed of light expansion [<xref ref-type="bibr" rid="B74">75</xref>], leading to Carroll or ultra-local gravity.</p>
</fn>
<fn id="fn21">
<label>21</label>
<p>This method has been considered in, for example, [<xref ref-type="bibr" rid="B135">136</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B137">138</xref>] and was applied to the 1/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> expansion of the Poincar&#xe9; algebra in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B60">61</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="B138">139</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B141">142</xref>].</p>
</fn>
<fn id="fn22">
<label>22</label>
<p>Equivalently, one can obtain the resulting action by rewriting the first term in the PNR form of the EH action in terms of an auxiliary field <italic>&#x3c7;</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>, with appropriate quadratic and linear terms, and then taking the large <italic>c</italic> limit in the same way that the magnetic Carroll limit of GR was obtained in [<xref ref-type="bibr" rid="B74">75</xref>].</p>
</fn>
<fn id="fn23">
<label>23</label>
<p>The full result at NNLO without the TTNC condition can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B117">118</xref>].</p>
</fn>
</fn-group>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cartan</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sur les vari&#xe9;t&#xe9;s &#xe0; connexion affine et la th&#xe9;orie de la r&#xe9;lativit&#xe9; g&#xe9;n&#xe9;ralis&#xe9;e (premi&#xe8;re partie)</article-title>. <source>Ann &#xc9;c Norm Super</source> (<year>1923</year>) <volume>40</volume>:<fpage>325</fpage>&#x2013;<lpage>412</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.24033/asens.751</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cartan</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sur les vari&#xe9;t&#xe9;s &#xe0; connexion affine et la th&#xe9;orie de la r&#xe9;lativit&#xe9; g&#xe9;n&#xe9;ralis&#xe9;e (premi&#xe8;re partie)(suite)</article-title>. <source>Ann &#xc9;c Norm Super</source> (<year>1924</year>) <volume>41</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.24033/asens.753</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Andringa</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Panda</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>de Roo</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Newtonian gravity and the Bargmann algebra</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2011</year>) <volume>28</volume>:<fpage>105011</fpage>. <comment>[1011.1145]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/28/10/105011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Christensen</surname>
<given-names>MH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rollier</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Torsional Newton-cartan geometry and Lifshitz holography</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2014</year>) <volume>89</volume>:<fpage>061901</fpage>. <comment>[1311.4794]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.89.061901</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Christensen</surname>
<given-names>MH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rollier</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Boundary stress-energy tensor and Newton-cartan geometry in Lifshitz holography</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2014</year>) <volume>2014</volume>:<fpage>57</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1311.6471</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kiritsis</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Schr&#xf6;dinger invariance from Lifshitz isometries in holography and field theory</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2015</year>) <volume>92</volume>:<fpage>066003</fpage>. <comment>[1409.1522]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.92.066003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Son</surname>
<given-names>DT</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Newton-cartan geometry and the quantum Hall effect</source> (<year>2013</year>). <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Van den Bleeken</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Torsional Newton&#x2013;Cartan gravity from the large c expansion of general relativity</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2017</year>) <volume>34</volume>:<fpage>185004</fpage>. <comment>[1703.03459]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/aa83d4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Action principle for Newtonian gravity</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>122</volume>:<fpage>061106</fpage>. <comment>1807.04765]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.122.061106</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic gravity and its coupling to matter</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2020</year>) <volume>06</volume>:<fpage>145</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2001.10277</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ergen</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hamamci</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Van den Bleeken</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Oddity in nonrelativistic, strong gravity</article-title>. <source>Eur Phys J</source> (<year>2020</year>) <volume>C80</volume>:<fpage>563</fpage>. <comment>2002.02688]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjc/s10052-020-8112-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cartan</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <source>On manifolds with an affine connection and the theory of general relativity</source>. <publisher-loc>Napoli, Italy</publisher-loc>: <publisher-name>Bibliopolis</publisher-name> (<year>1986</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Friedrichs</surname>
<given-names>KO</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Eine invariante formulierung des newtonschen gravitationsgesetzes und der grenz&#xfc;berganges vom einsteinschen zum newtonschen gesetz</article-title>. <source>Mathematische Annalen</source> (<year>1927</year>) <volume>98</volume>:<fpage>566</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF01451608</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Weyl</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Raum, Zeit, Materie. Vorlesungen &#xfc;ber allgemeine relativit&#xe4;tstheorie</source>. <edition>5th ed.</edition> <publisher-loc>Berlin, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>1923</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Havas</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Four-dimensional formulations of Newtonian mechanics and their relation to the special and the general theory of relativity</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>1964</year>) <volume>36</volume>:<fpage>938</fpage>&#x2013;<lpage>65</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.36.938</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Malament</surname>
<given-names>DB</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Topics in the foundations of general relativity and Newtonian gravitation theory</source>. <publisher-loc>Chicago</publisher-loc>: <publisher-name>The University of Chicago Press</publisher-name> (<year>2012</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Misner</surname>
<given-names>CW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thorne</surname>
<given-names>KS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wheeler</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Gravitation</source>. <publisher-loc>San Francisco</publisher-loc>: <publisher-name>W. H. Freeman and Company</publisher-name> (<year>1973</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Trautman</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sur la th&#xe9;orie newtonienne de la gravitation</article-title>. <source>C.R Acad Sci Paris</source> (<year>1963</year>) <volume>257</volume>:<fpage>617</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Trautman</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Foundations and current problems of general relativity</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Deser</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ford</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>, editors. <source>Lectures on general relativity</source>. <publisher-loc>Englewood Cliffs</publisher-loc>: <publisher-name>Prentice-Hall</publisher-name> (<year>1964</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Trautman</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Comparison of Newtonian and relativistic theories of space-time</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Hoffman</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>, editor. <source>Perspectives on geometry and relativity</source>. <publisher-loc>Bloomington</publisher-loc>: <publisher-name>Indiana University Press</publisher-name> (<year>1966</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dombrowski</surname>
<given-names>HD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horneffer</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Die Differentialgeometrie des Galileischen Relativit&#xe4;tsprinzips</article-title>. <source>Math Z</source> (<year>1964</year>) <volume>86</volume>:<fpage>291</fpage>&#x2013;<lpage>311</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01110404</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>K&#xfc;nzle</surname>
<given-names>HP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Galilei and lorentz structures on space-time: Comparison of the corresponding geometry and physics</article-title>. <source>Ann Inst Henri Poincar&#xe9; A</source> (<year>1972</year>) <volume>17</volume>:<fpage>337</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dautcourt</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Die Newtonische Gravitationstheorie als strenger Grenzfall der allgemeinen Relativit&#xe4;tstheorie</article-title>. <source>Acta Phys Pol</source> (<year>1964</year>) <volume>25</volume>:<fpage>637</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dautcourt</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the Newtonian limit of general relativity</article-title>. <source>Acta Phys Pol B</source> (<year>1990</year>) <volume>21</volume>:<fpage>755</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dixon</surname>
<given-names>WG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the uniqueness of the Newtonian theory as a geometric theory of gravitation</article-title>. <source>Commun.Math Phys</source> (<year>1975</year>) <volume>45</volume>:<fpage>167</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01629247</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dautcourt</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Post-Newtonian extension of the Newton-Cartan theory</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>1997</year>) <volume>14</volume>:<fpage>A109</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. <comment>[gr-qc/9610036]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/14/1a/009</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>&#xfc;ber den newtonschen grenzwert der einsteinschen gravitationstheorie</article-title>, in <source>Grundlagenprobleme der modernen Physik</source>, <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Nitsch</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfarr</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stachow</surname>
<given-names>EW</given-names>
</name>
</person-group>, eds., pp. <source>65&#x2013;84</source>, <publisher-loc>Mannheim</publisher-loc>: <publisher-name>Bibliographisches Institut</publisher-name> (<year>1981</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Republication of: On the Newtonian limit of einstein&#x2019;s theory of gravitation</article-title>. <source>Gen Relativity Gravitation</source> (<year>2019</year>) <volume>51</volume>:<fpage>163</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10714-019-2624-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oliynyk</surname>
<given-names>TA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Existence of families of spacetimes with a Newtonian limit</article-title>. <source>Gen Rel Grav</source> (<year>2009</year>) <volume>41</volume>:<fpage>2093</fpage>&#x2013;<lpage>111</lpage>. <comment>[0908.2832]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10714-009-0843-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Examples of Newtonian limits of relativistic spacetimes</article-title>. <source>Class Quan Grav</source> (<year>1997</year>) <volume>14</volume>:<fpage>A119</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/14/1a/010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rendall</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the definition of post-Newtonian approximations</article-title>. <source>Proc R Soc Lond A</source> (<year>1992</year>) <volume>438</volume>:<fpage>341</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="thesis">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lottermoser</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <source>&#xdc;ber den Newtonschen Grenzwert der Allgemeinen Relativit&#xe4;tstheorie und die relativistische Erweiterung Newtonscher Anfangsdaten</source>. <comment>Ph.D. thesis</comment>. <publisher-loc>Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Ludwig-Maximilians-Universit&#xe4;t M&#xfc;nchen</publisher-name> (<year>1988</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lottermoser</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A convergent post-Newtonian approximation for the constraint equations in general relativity</article-title>. <source>Ann Inst Henri Poincar&#xe9;</source> (<year>1992</year>) <volume>57</volume>:<fpage>279</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Poisson</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Will</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Gravity: Newtonian, Post-Newtonian, Relativistic</source>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2014</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/CBO9781139507486</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blanchet</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Damour</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Esposito-Farese</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iyer</surname>
<given-names>BR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravitational radiation from inspiralling compact binaries completed at the third post-Newtonian order</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2004</year>) <volume>93</volume>:<fpage>091101</fpage>. <comment>[gr-qc/0406012]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.93.091101</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Musaeus</surname>
<given-names>JS</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Work in progress</source> (<year>2022</year>). <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tichy</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flanagan</surname>
<given-names>EE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Covariant formulation of the post-1-Newtonian approximation to General Relativity</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>2011</year>) <volume>D84</volume>:<fpage>044038</fpage>. <comment>[1101.0588]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.84.044038</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duval</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Burdet</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>K&#xfc;nzle</surname>
<given-names>HP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Perrin</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Bargmann structures and Newton-cartan theory</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>1985</year>) <volume>31</volume>:<fpage>1841</fpage>&#x2013;<lpage>53</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.31.1841</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duval</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gibbons</surname>
<given-names>GW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horvathy</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Celestial mechanics, conformal structures and gravitational waves</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>1991</year>) <volume>43</volume>:<fpage>3907</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. <comment>[hep-th/0512188]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.43.3907</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duval</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horvathy</surname>
<given-names>PA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic conformal symmetries and Newton-Cartan structures</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2009</year>) <volume>42</volume>:<fpage>465206</fpage>. <comment>[0904.0531]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8113/42/46/465206</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eisenhart</surname>
<given-names>LP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamical trajectories and geodesics</article-title>. <source>Ann Math</source> (<year>1928</year>) <volume>30</volume>:<fpage>591</fpage>&#x2013;<lpage>606</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2307/1968307</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B142">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Minguzzi</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Eisenhart&#x2019;s theorem and the causal simplicity of Eisenhart&#x2019;s spacetime</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2007</year>) <volume>24</volume>:<fpage>2781</fpage>&#x2013;<lpage>2808</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/24/11/002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bargmann</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On Unitary ray representations of continuous groups</article-title>. <source>Ann Math</source> (<year>1954</year>) <volume>59</volume>:<fpage>1</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2307/1969831</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pons</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Poincare transformations and Galilei transformations</article-title>. <source>Phys Lett A</source> (<year>1978</year>) <volume>66</volume>:<fpage>463</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9601(78)90397-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Julia</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nicolai</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Null Killing vector dimensional reduction and Galilean geometrodynamics</article-title>. <source>Nucl Phys B</source> (<year>1995</year>) <volume>439</volume>:<fpage>291</fpage>&#x2013;<lpage>323</lpage>. <comment>[hep-th/9412002]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(94)00584-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kiritsis</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lifshitz space&#x2013;times for Schr&#xf6;dinger holography</article-title>. <source>Phys Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>B746</volume>:<fpage>318</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>. <comment>[1409.1519]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2015.05.010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bekaert</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Morand</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Connections and dynamical trajectories in generalised Newton-Cartan gravity I. An intrinsic view</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>2016</year>) <volume>57</volume>:<fpage>022507</fpage>. <comment>[1412.8212]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4937445</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kapustin</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Touraev</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic geometry and the equivalence principle</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2021</year>) <volume>38</volume>:<fpage>135003</fpage>. <comment>[2101.04153]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/abfea5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ho&#x159;ava-Lifshitz gravity from dynamical Newton-Cartan geometry</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2015</year>) <volume>07</volume>:<fpage>155</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1504.07461</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>50.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Figueroa-O&#x2019;Farrill</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <source>On the intrinsic torsion of spacetime structures</source> (<year>2009</year>). p. <fpage>01948</fpage>. <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Torsional Newton&#x2013;cartan geometry and the schr&#xf6;dinger algebra</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2015</year>) <volume>32</volume>:<fpage>135017</fpage>. <comment>[1409.5555]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/32/13/135017</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Afshar</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mehra</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parekh</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rollier</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Schr&#xf6;dinger approach to Newton-Cartan and Ho&#x159;ava-Lifshitz gravities</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2016</year>) <volume>04</volume>:<fpage>145</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1512.06277</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Karch</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Revisiting non-relativistic limits</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2015</year>) <volume>04</volume>:<fpage>155</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1412.2738</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zojer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Newton&#x2013;Cartan (super)gravity as a non-relativistic limit</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2015</year>) <volume>32</volume>:<fpage>205003</fpage>. <comment>[1505.02095]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/32/20/205003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zojer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic fields from arbitrary contracting backgrounds</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2016</year>) <volume>33</volume>:<fpage>175010</fpage>. <comment>[1512.06064]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/33/17/175010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>56.</label>
<citation citation-type="thesis">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x15e;im&#x15f;ek</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <source>A nonrelativistic tour of string theory</source>. <comment>Ph.D. thesis</comment>. <publisher-loc>Groningen, Netherlands</publisher-loc>: <publisher-name>University of Groningen</publisher-name> (<year>2022</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.33612/diss.219254671</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lahnsteiner</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Romano</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Simsek</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic ten-dimensional minimal supergravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>12</volume>:<fpage>123</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2107.14636</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sanchioni</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lifshitz hydrodynamics from Lifshitz black branes with linear momentum</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2016</year>) <volume>10</volume>:<fpage>120</fpage>. <comment>[1606.09543]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/jhep10(2016)120</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B58">
<label>59.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic expansion of the einstein-hilbert Lagrangian</article-title>. <source>15th Marcel Grossmann Meet Recent Dev Theor Exp Gen Relativity, Astrophysics, Relativistic Field Theories</source> (<year>2019</year>) <volume>5</volume>. <comment>[1905.13723]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1905.13723</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B59">
<label>60.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Galilean first-order formulation for the nonrelativistic expansion of general relativity</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>L061501</fpage>. <comment>L061501 [2012.01518]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.104.l061501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B60">
<label>61.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravity between Newton and einstein</article-title>. <source>Int J Mod Phys</source> (<year>2019</year>) <volume>D28</volume>:<fpage>1944010</fpage>. <comment>1904.05706]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218271819440103</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B61">
<label>62.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rollier</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>ter Veldhuis</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Carroll versus Galilei gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2017</year>) <volume>03165</volume>. <comment>[1701.06156]</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B62">
<label>63.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kuenzle</surname>
<given-names>HP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Canonical dynamics of spinning particles in gravitational and electromagnetic fields</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>1972</year>) <volume>13</volume>:<fpage>739</fpage>&#x2013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1666045</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B63">
<label>64.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Le Bellac</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>L&#xe9;vy-Leblond</surname>
<given-names>J-M</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Galilean Electromagnetism, Nuovo Cim.</source> (<year>1973</year>) <volume>B14</volume>:<fpage>217</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B64">
<label>65.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duval</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gibbons</surname>
<given-names>GW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horvathy</surname>
<given-names>PA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>PM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Carroll versus Newton and Galilei: Two dual non-einsteinian concepts of time</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2014</year>) <volume>31</volume>:<fpage>085016</fpage>. <comment>[1402.0657]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/31/8/085016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B65">
<label>66.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Festuccia</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Symmetries and couplings of non-relativistic electrodynamics</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2016</year>) <volume>11</volume>:<fpage>037</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1607.01753</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B66">
<label>67.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kleinschmidt</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-Lorentzian theories with and without constraints</article-title>. <source>J High Energ Phys</source> (<year>2023</year>) <volume>2023</volume>:<fpage>167</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2210.14848</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B67">
<label>68.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grosvenor</surname>
<given-names>KT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keeler</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Homogeneous nonrelativistic geometries as coset spaces</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2018</year>) <volume>35</volume>:<fpage>175007</fpage>. <comment>[1712.03980]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/aad0f9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B68">
<label>69.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gibbons</surname>
<given-names>GW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Patricot</surname>
<given-names>CE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Newton-Hooke space-times, Hpp waves and the cosmological constant</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2003</year>) <volume>20</volume>:<fpage>5225</fpage>&#x2013;<lpage>39</lpage>. <comment>[hep-th/0308200]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/20/23/016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B69">
<label>70.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Henneaux</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Geometry of zero signature space-times</article-title>. <source>Bull Soc Math Belg</source> (<year>1979</year>) <volume>31</volume>:<fpage>47</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B70">
<label>71.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dautcourt</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the ultrarelativistic limit of general relativity</article-title>. <source>Acta Phys Polon B</source> (<year>1998</year>) <volume>29</volume>:<fpage>1047</fpage>. <comment>[gr-qc/9801093]</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B71">
<label>72.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Levy-Leblond</surname>
<given-names>J-M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Une nouvelle limite non-relativiste du groupe de poincar&#xe9;</article-title>. <source>Ann de l&#x2019;institut Henri Poincar&#xe9; (A) Physique th&#xe9;orique</source> (<year>1965</year>) <volume>3</volume>:<fpage>1</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B72">
<label>73.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bacry</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Levy-Leblond</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Possible kinematics</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>1968</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1605</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1664490</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B73">
<label>74.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sen Gupta</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On an analogue of the Galilei group</article-title>. <source>Nuovo Cimento A</source> (<year>1966</year>) <volume>44</volume>:<fpage>512</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf02740871</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B74">
<label>75.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>S&#xf8;gaard</surname>
<given-names>BT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Carroll expansion of general relativity</article-title>. <source>Scipost Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>13</volume>:<fpage>055</fpage>. <comment>055 [2112.12684]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.21468/scipostphys.13.3.055</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B75">
<label>76.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cariglia</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>General theory of Galilean gravity</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>2018</year>) <volume>D98</volume>:<fpage>084057</fpage>. <comment>[1811.03446]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.98.084057</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B76">
<label>77.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guerrieri</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sobreiro</surname>
<given-names>RF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic limit of gravity theories in the first order formalism</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>03104</volume>. <comment>[2010.14918]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2010.14918</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B77">
<label>78.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De Pietri</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lusanna</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pauri</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Standard and generalized Newtonian gravities as `gauge&#x27; theories of the extended Galilei group: I. The standard theory</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>1995</year>) <volume>12</volume>:<fpage>219</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. <comment>[gr-qc/9405046]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/12/1/019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B78">
<label>79.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vigneron</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>1&#x2b;3 formulation of Newton&#x2019;s equations</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>:<fpage>124005</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2010.10247</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B79">
<label>80.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vigneron</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>1&#x2b;3 -Newton-Cartan system and Newton-Cartan cosmology</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2021</year>) <volume>103</volume>:<fpage>064064</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2012.10213</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B80">
<label>81.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Elbistan</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hamamci</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Van den Bleeken</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zorba</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
</person-group>. <source>A 3&#x2b;1 formulation of the 1/c expansion of General Relativity</source> (<year>2023</year>). p. <fpage>15440</fpage>. <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B81">
<label>82.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Papageorgiou</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schroers</surname>
<given-names>BJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Chern-Simons approach to Galilean quantum gravity in 2&#x2b;1 dimensions</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2009</year>) <volume>11</volume>:<fpage>009</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.0907.2880</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B82">
<label>83.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Three-dimensional extended Bargmann supergravity</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2016</year>) <volume>116</volume>:<fpage>251601</fpage>. <comment>[1604.08042]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.116.251601</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B83">
<label>84.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lei</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic Chern-Simons theories and three-dimensional Ho&#x159;ava-Lifshitz gravity</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>065027</fpage>. <comment>[1604.08054]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.94.065027</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B84">
<label>85.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kleinschmidt</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Palmkvist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salgado-Rebolledo</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Newton-Hooke/Carrollian expansions of (A)dS and Chern-Simons gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2020</year>) <volume>02</volume>:<fpage>009</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1912.07564</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B85">
<label>86.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Matulich</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prohazka</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salzer</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Limits of three-dimensional gravity and metric kinematical Lie algebras in any dimension</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2019</year>) <volume>07</volume>:<fpage>118</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1903.09165</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B86">
<label>87.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Concha</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ravera</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rubio</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Three-dimensional Maxwellian Extended Newtonian gravity and flat limit</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2020</year>) <volume>10</volume>:<fpage>181</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2006.13128</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B87">
<label>88.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Concha</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ipinza</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ravera</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic three-dimensional supergravity theories and semigroup expansion method</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>02</volume>:<fpage>094</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2010.01216</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B88">
<label>89.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Concha</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rubio</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ya&#xf1;ez</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Three-dimensional Newtonian gravity with cosmological constant and torsion</source> (<year>2022</year>). p. <fpage>11763</fpage>. <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B89">
<label>90.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grumiller</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prohazka</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salzer</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Limits of JT gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>02</volume>:<fpage>134</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2011.13870</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B90">
<label>91.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hidalgo</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salgado-Rebolledo</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic and carrollian limits of jackiw-teitelboim gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>05</volume>:<fpage>162</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2011.15053</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B91">
<label>92.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ravera</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zorba</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Carrollian and non-relativistic jackiw-teitelboim supergravity</source> (<year>2022</year>). p. <fpage>09643</fpage>. <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B92">
<label>93.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Aspects of nonrelativistic strings</article-title>. <source>Front Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>10</volume>:<fpage>832271</fpage>. <comment>[2202.12698]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.832271</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B93">
<label>94.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ooguri</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic closed string theory</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>2001</year>) <volume>42</volume>:<fpage>3127</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <comment>[hep-th/0009181]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1372697</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B94">
<label>95.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Andringa</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>de Roo</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>&#x2019;Stringy&#x2019; Newton-cartan gravity</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2012</year>) <volume>29</volume>:<fpage>235020</fpage>. <comment>[1206.5176]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/29/23/235020</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B95">
<label>96.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harmark</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic strings and limits of the AdS/CFT correspondence</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>2017</year>) <volume>D96</volume>:<fpage>086019</fpage>. <comment>[1705.03535]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.96.086019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B96">
<label>97.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic string theory and T-duality</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2018</year>) <volume>11</volume>:<fpage>133</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1806.06071</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B97">
<label>98.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bidussi</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harmark</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Torsional string Newton-Cartan geometry for non-relativistic strings</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2022</year>) <volume>02</volume>:<fpage>116</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2107.00642</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B98">
<label>99.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Have</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic expansion of closed bosonic strings</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2022</year>) <volume>128</volume>:<fpage>021602</fpage>. <comment>[2107.00023]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.128.021602</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B99">
<label>100.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Have</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic approximations of closed bosonic string theory</article-title>. <source>J High Energ Phys</source> (<year>2023</year>) <volume>2211</volume>:<fpage>01795</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2211.01795</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B100">
<label>101.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oh</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonrelativistic string theory in background fields</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2019</year>) <volume>10</volume>:<fpage>101</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1905.07315</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B101">
<label>102.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gallegos</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
<name>
<surname>G&#xfc;rsoy</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zinnato</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Torsional Newton Cartan gravity from non-relativistic strings</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2020</year>) <volume>09</volume>:<fpage>172</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1906.01607</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B102">
<label>103.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x15e;im&#x15f;ek</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>String theory and string Newton-cartan geometry</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2020</year>) <volume>53</volume>:<fpage>014001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8121/ab56e9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B103">
<label>104.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lahnsteiner</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Romano</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x15e;im&#x15f;ek</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A non-relativistic limit of NS-NS gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>06</volume>:<fpage>021</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2102.06974</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B104">
<label>105.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kachru</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mulligan</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravity duals of Lifshitz-like fixed points</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2008</year>) <volume>78</volume>:<fpage>106005</fpage>. <comment>[0808.1725]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.78.106005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B105">
<label>106.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Griffin</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ho&#x159;ava</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Melby-Thompson</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lifshitz gravity for Lifshitz holography</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>110</volume>:<fpage>081602</fpage>. <comment>[1211.4872]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.110.081602</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B106">
<label>107.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hofman</surname>
<given-names>DM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rollier</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Warped conformal field theory as lower spin gravity</article-title>. <source>Nucl Phys B</source> (<year>2015</year>) <volume>897</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>38</lpage>. <comment>[1411.0672]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysb.2015.05.011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B107">
<label>108.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harmark</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Orselli</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spin Matrix theory: A quantum mechanical model of the AdS/CFT correspondence</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2014</year>) <volume>11</volume>:<fpage>134</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1409.4417</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B108">
<label>109.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harmark</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Menculini</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strings with non-relativistic conformal symmetry and limits of the AdS/CFT correspondence</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2018</year>) <volume>11</volume>:<fpage>190</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1810.05560</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B109">
<label>110.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harmark</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Menculini</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Relating non-relativistic string theories</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2019</year>) <volume>11</volume>:<fpage>071</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1905.07315</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B110">
<label>111.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harmark</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spin Matrix theory string backgrounds and penrose limits of AdS/CFT</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2021</year>) <volume>03</volume>:<fpage>129</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2011.02539</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B111">
<label>112.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kluso&#x148;</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Canonical analysis of non-relativistic string with non-relativistic world-sheet</article-title>. <source>Eur Phys J C</source> (<year>2022</year>) <volume>82</volume>:<fpage>305</fpage>. <comment>[2101.03758]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjc/s10052-022-10255-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B112">
<label>113.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lei</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oling</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>
<italic>Zooming in on AdS</italic>
<sub>3</sub>
<italic>/CFT</italic>
<sub>2</sub> <italic>near a BPS bound</italic>
</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2018</year>) <volume>05</volume>:<fpage>016</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/JHEP05(2018)016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B113">
<label>114.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Non-lorentzian supergravity</source> (<year>2022</year>). p. <fpage>02604</fpage>. <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B114">
<label>115.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Read</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Teh</surname>
<given-names>NJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The teleparallel equivalent of Newton&#x2013;Cartan gravity</article-title>. <source>Class Quant Grav</source> (<year>2018</year>) <volume>35</volume>:<fpage>18LT01</fpage>. <comment>18LT01 [1807.11779]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/aad70d</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B115">
<label>116.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schwartz</surname>
<given-names>PK</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Teleparallel Newton&#x2013;cartan gravity</source> (<year>2018</year>). <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B116">
<label>117.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Concha</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rubio</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Non-relativistic gravity theories in four spacetime dimensions</source> (<year>2022</year>). <comment>arXiv</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B117">
<label>118.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Novosad</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lagrangians for nonrelativistic gravity</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2022</year>) <volume>105</volume>:<fpage>064051</fpage>. <comment>[2112.12648]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.105.064051</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B118">
<label>119.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grumiller</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prohazka</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosseel</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Three-dimensional spin-3 theories based on general kinematical algebras</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2017</year>) <volume>01</volume>:<fpage>114</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1612.02277</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B119">
<label>120.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Concha</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Henr&#xed;quez-B&#xe1;ez</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic and ultra-relativistic expansions of three-dimensional spin-3 gravity theories</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2022</year>) <volume>10</volume>:<fpage>155</fpage>. <comment>[2208.01013]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/jhep10(2022)155</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B120">
<label>121.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ekiz</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kasikci</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ozkan</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Senisik</surname>
<given-names>CB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zorba</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-relativistic and ultra-relativistic scaling limits of multimetric gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2022</year>) <volume>10</volume>:<fpage>151</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/JHEP10(2022)151</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B121">
<label>122.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the coupling of Galilean-invariant field theories to curved spacetime</article-title>. <source>Scipost Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>5</volume>(<issue>011</issue>):<fpage>011</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.21468/scipostphys.5.1.011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B122">
<label>123.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Geracie</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Son</surname>
<given-names>DT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>S-F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spacetime symmetries of the quantum Hall effect</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>2015</year>) <volume>D91</volume>:<fpage>045030</fpage>. <comment>[1407.1252]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.91.045030</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B123">
<label>124.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Aspects of hot Galilean field theory</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2015</year>) <volume>04</volume>:<fpage>123</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1411.7024</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B124">
<label>125.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Geracie</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prabhu</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Roberts</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Fields and fluids on curved non-relativistic spacetimes</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2015</year>) <volume>08</volume>:<fpage>042</fpage>. <comment>[1503.02680]</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B125">
<label>126.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>de Boer</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sybesma</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vandoren</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Perfect fluids</article-title>. <source>Scipost Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>5</volume>:<fpage>003</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.21468/scipostphys.5.1.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B126">
<label>127.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>de Boer</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sybesma</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vandoren</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hydrodynamic modes of homogeneous and isotropic fluids</article-title>. <source>Scipost Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>5</volume>:<fpage>014</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.21468/scipostphys.5.2.014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B127">
<label>128.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Armas</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Have</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nielsen</surname>
<given-names>BF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Newton-cartan submanifolds and fluid membranes</article-title>. <source>Phys Rev E</source> (<year>2020</year>) <volume>101</volume>:<fpage>062803</fpage>. <comment>1912.01613]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreve.101.062803</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B128">
<label>129.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grosvenor</surname>
<given-names>KT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hoyos</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pe&#xf1;a Benitez</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sur&#xf3;wka</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Space-dependent symmetries and fractons</article-title>. <source>Front Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>9</volume>:<fpage>792621</fpage>. <comment>[2112.00531]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2021.792621</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B129">
<label>130.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Figueroa-O&#x2019;Farrill</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <source>A non-lorentzian primer</source> (<year>2023</year>) <volume>2206</volume>:<fpage>12177</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2206.12177</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B130">
<label>131.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cariglia</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alves</surname>
<given-names>FK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Eisenhart lift: A didactical introduction of modern geometrical concepts from Hamiltonian dynamics</article-title>. <source>Eur J Phys</source> (<year>2015</year>) <volume>36</volume>:<fpage>025018</fpage>. <comment>[1503.07802]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0143-0807/36/2/025018</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B131">
<label>132.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Festuccia</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hansen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Obers</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Torsional Newton-cartan geometry from the noether procedure</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>105023</fpage>. <comment>[1607.01926]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.94.105023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B132">
<label>133.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Figueroa-O&#x2019;Farrill</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Have</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prohazka</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salzer</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The gauging procedure and carrollian gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2022</year>) <volume>09</volume>:<fpage>243</fpage>. <comment>[2206.14178]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.2206.14178</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B133">
<label>134.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bekaert</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Morand</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Connections and dynamical trajectories in generalised Newton-Cartan gravity II. An ambient perspective</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>59</volume>:<fpage>072503</fpage>. <comment>[1505.03739]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5030328</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B134">
<label>135.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartong</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gauging the Carroll algebra and ultra-relativistic gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2015</year>) <volume>08</volume>:<fpage>069</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1505.05011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B135">
<label>136.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>de Azcarraga</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Izquierdo</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Picon</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Varela</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generating Lie and gauge free differential (super)algebras by expanding Maurer-Cartan forms and Chern-Simons supergravity</article-title>. <source>Nucl Phys B</source> (<year>2003</year>) <volume>662</volume>:<fpage>185</fpage>&#x2013;<lpage>219</lpage>. <comment>[hep-th/0212347]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0550-3213(03)00342-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B136">
<label>137.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Izaurieta</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodriguez</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salgado</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Expanding Lie (super)algebras through Abelian semigroups</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>2006</year>) <volume>47</volume>:<fpage>123512</fpage>. <comment>[hep-th/0606215]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.2390659</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B137">
<label>138.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khasanov</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuperstein</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>(In)finite extensions of algebras from their Inonu-Wigner contractions</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2011</year>) <volume>44</volume>:<fpage>475202</fpage>. <comment>[1103.3447]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8113/44/47/475202</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B138">
<label>139.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bergshoeff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Izquierdo</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ort&#xed;n</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Romano</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lie algebra expansions and actions for non-relativistic gravity</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2019</year>) <volume>08</volume>:<fpage>048</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1904.08304</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B139">
<label>140.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kleinschmidt</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Palmkvist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Galilean free Lie algebras</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>2019</year>) <volume>09</volume>:<fpage>109</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1907.00410</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B140">
<label>141.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gomis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kleinschmidt</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Palmkvist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salgado-Rebolledo</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Symmetries of post-Galilean expansions</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>124</volume>:<fpage>081602</fpage>. <comment>1910.13560]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.124.081602</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B141">
<label>142.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>de Azc&#xe1;rraga</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>G&#xfa;tiez</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Izquierdo</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>
<italic>Extended D</italic> &#x3d; 3 <italic>Bargmann supergravity from a Lie algebra expansion</italic>
</article-title>. <source>Nucl Phys B</source> (<year>2019</year>) <volume>946</volume>:<fpage>114706</fpage>. <comment>1904.12786]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysb.2019.114706</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>